Os Estados Energéticos Dos Elétrons
Autor: Mauricio Calheiro | Publicado: 2012-06-17T21:28:00-04:00


Devido às dificuldades expostas no item anterior, os cientistas preferem, atualmente, identificar os
elétrons por seu conteúdo de energia.
Por meio de cálculos matemáticos, chegou-se à conclusão de que os elétrons se dispõem ao redor
do núcleo atômico, de acordo com o diagrama energético abaixo:


Esse diagrama nos fornece alguns dados importantes, como veremos a seguir.

Níveis energéticos

São as sete “escadas” que aparecem no diagrama anterior e onde os elétrons têm um conteúdo&nbsp;de energia crescente. Esses níveis correspondem às sete camadas (K, L, M, N, O, P e Q) do modelo de&nbsp;Rutherford-Bohr. Atualmente, eles são identificados pelo chamado número quântico principal (n), que&nbsp;é um número inteiro, variando de 1 a 7.


Subníveis energéticos
São os “degraus” de cada escada existente no diagrama anterior. De cada degrau para o seguinte&nbsp;há, também, aumento no conteúdo de energia dos elétrons. Esses subníveis são identificados pelo&nbsp;chamado número quântico secundário ou azimutal (l), que assume os valores 0, 1, 2 e 3, mas que é&nbsp;habitualmente designado pelas letras s, p, d, f, respectivamente.
Note que, no diagrama anterior, nós já escrevemos um “endereço” sobre cada degrau. Assim, por&nbsp;exemplo, se for mencionada a posição 3p, devemos saber que se trata do segundo degrau da terceira&nbsp;escada, no tocante ao nível de energia.


Orbitais
Completando o modelo atual da eletrosfera, devemos acrescentar que cada subnível comporta&nbsp;um número diferente de orbitais, de acordo com o diagrama energético mais completo que mostramos&nbsp;a seguir:





Nesse diagrama, cada orbital é representado simbolicamente por um quadradinho. Vemos que os&nbsp;subníveis (“degraus”) s, p, d, f, contêm sucessivamente 1, 3, 5, 7 (seqüência de números ímpares)&nbsp;orbitais. Os orbitais são identificados pelo chamado número quântico magnético (Ml ou m). Num&nbsp;dado subnível, o orbital central tem o número quântico magnético igual a zero; os orbitais da direita&nbsp;têm m % "1, "2, "3; os da esquerda têm m % #1, #2, #3, como está exemplificado abaixo:







Spin

Finalmente, cálculos matemáticos provaram que um orbital comporta no máximo dois elétrons.&nbsp;No entanto, surge uma dúvida: se os elétrons são negativos, por que não se repelem e se afastam?&nbsp;

A explicação é a seguinte: os elétrons podem girar no mesmo sentido ou em sentidos opostos, criando&nbsp;campos magnéticos que os repelem ou os atraem. Essa rotação é conhecida como spin (do inglês to

spin, girar):







Daí a afirmação, conhecida como princípio da exclusão de Pauli:



Um orbital comporta no máximo dois elétrons, com spins contrários.



Desse modo, a atração magnética entre os dois elétrons contrabalança a repulsão elétrica entre eles.&nbsp;Ospin é identificado pelo chamado número quântico de spin (Ms ou s), cujos valores são -1/2 e +1/2.&nbsp;Normalmente, a representação dos elétrons nos orbitais é feita por meio de uma seta:



A identificação dos elétrons

Resumindo, podemos dizer que cada elétron da eletrosfera é identificado por seus quatro números&nbsp;quânticos:




• o número quântico principal: n&nbsp;

• o número quântico secundário: l

• o número quântico magnético: m ou Ml
• o número quântico do spin: s ou Ms



Como segundo exemplo, observe o diagrama parcial abaixo:



Neste diagrama, o elétron que está assinalado (a seta vermelha) tem os seguintes números quânticos:



n =3; l=1; m= -1; s= -1/2



Esse elétron será representado simbolicamente por:








Por analogia, podemos dizer que um elétron é localizado por seus quatro números quânticos, da&nbsp;mesma maneira que uma pessoa é localizada por seu endereço — nome da rua, número do prédio,&nbsp;andar e número do apartamento. Assim, podemos enunciar o princípio da exclusão de Pauli:



Num átomo, não existem dois elétrons com os quatro números quânticos iguais.

No preenchimento dos orbitais, outra regra importante é a chamada regra de Hund ou da máxima&nbsp;multiplicidade, que diz:


Em um mesmo subnível, de início, todos os orbitais devem receber seu primeiro elétron,&nbsp;e só depois cada orbital irá receber seu segundo elétron.



Assim, a ordem de entrada dos seis elétrons num orbital do tipo p será:







Por fim, é importante não confundir:

• elétron mais afastado do núcleo (ou elétron de valência) é aquele com maior valor do número

quântico principal (n);

• elétron mais energético é aquele situado no nível (n) ou subnível (l) de maior energia, o que é

dado pela soma n " l.

Por exemplo, na distribuição eletrônica do átomo de escândio, temos: