Construção da tabela periódica: preenchimento

Construção da tabela periódica:
preenchimento
• Para um elétron único, a energia é determinada
pelo número quântico principal,
que é usado para indicar a camada.
• Para uma dada camada em átomos multi-eletrônicos,
elétrons com número quântico orbital mais baixo
terão energia menor, devido a maior
penetração na blindagem dos elétrons
das camadas internas
Elementos de transição
Existem algumas exceções:
a primeira é o cromo, seguido de cobre
(alguns 3d são preenchidos antes do segundo 4s),
molibdênio e prata
Dependência das energias eletrônicas com
o número quântico orbital
Se a blindagem dos elétrons 1s
fosse perfeita, os elétrons 2s e 2p
teriam a energia de n = 2 (níveis do H)
Dependência das energias eletrônicas com
o número quântico orbital
Configuração eletrônica é a maneira na qual os e- são distribuídos
entre os vários orbitais de um átomo. A mais estável C.E., ou estado
fundamental, de um átomo é aquela na qual os e- estão nos estados
mais baixos possíveis de energia.
Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de energia, com não
mais que dois e- por orbital. Essa ocupação deve seguir a Regra de
Hund.
Regra de Hund: “Para orbitais degenerados (que têm a mesma
energia), a menor energia será obtida quando o número de e- com o
mesmo spin for maximizado.”
Dependência das energias eletrônicas
com o número quântico orbital
Dependência das energias eletrônicas
com o número quântico orbital
Disposição dos níveis
de energia dos
orbitais
em
átomos
polieletrônicos.
Os
orbitais em diferentes
subníveis diferem em
energia.
Dependência das energias eletrônicas
com o número quântico orbital
Sc: Ar 4s2 3d1
Ti: Ar 4s2 3d2
.
.
.
Quando formam íons,
os e- são removidos
primeiro das orbitais
4s e só depois das
orbitais d.
Cu: Ar 4s1 3d10
Ex:
Fe2+ : Ar 3d6
Dependência das energias eletrônicas
com o número quântico orbital
Para Ni, Z = 28
1s
2s
2p
Ni2+ : Ar 3d8
3s
4s
3p
3d
Exceções encontradas nas configurações eletrônicas
Algumas configurações eletrônicas são “anômalas”, como a do Cr e
a do Cu, devido à proximidade energética dos orbitais 4s e 3d.
Há algumas exceções no preenchimento
dos orbitais.
Cromio (Z=24) e Cobre (Z=29)
apresentam as seguintes configurações
eletrônicas:
Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
Orbitais semipreenchidos (d5) ou totalmente preenchidos (d10)são mais estáveis
que as demais formas de preenchimentos dos orbitais.
O conceito de Carga Nuclear Efetiva (Zef)
Em um átomo polieletrônico, cada e- é simultâneamente atraído
pelo núcleo e repelido pelos outros e-, havendo também muitas
repulsões entre os e-. Assim, a Zef diz respeito sobre como
um dado e- sente realmente a atração do núcleo. Zef é
definida como:
Zef= Z –S
Onde Z é a carga atômica do átomo e S é o fator de
blindagem, o qual relaciona-se à proteção provocada nos ede valência pelos e- que estão mais próximos do núcleo.
Assim, qualquer densidade eletrônica entre o núcleo e um
e- mais externo diminui Zef. Por outro lado, os e- de mesmo
nível dificilmente blindam uns aos outros da carga do
núcleo. Assim, a Zef sofrida pelos e- mais externos é
determinada basicamente pela diferença entre a carga do núcleo
e a presença dos e- internos.
Determinação da (Zef)
São muitas as maneiras de calculas Z ef. Nesse curso, usaremos as Regras
de Slater para calcular o fator de blindagem (S) de um dado elétron, segundo
as regras:
1.
Colocar a configuração eletrônica da seguinte maneira:
(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p) etc.
2.
Os e- colocados à direita do e- onde a blindagem está sendo calculada não
são contabilizados.
3.
Se o e- de interesse for do tipo ns or np:
a) Cada e- do mesmo grupo contribui com um fator de 0,35. Se for do orbital
1s, esse fator será 0,30.
b) Cada e- em um grupo n-1 contribui com um fator de 0,85.
c) Cada e- de um grupo n-2 ou menor (n-3, n-4) contribui com um fator de
1,00.
4.
Se o e- de interesse for um nd ou nf:
a) Cada e- do mesmo grupo contribui com 0,35.
b) Cada e- de um grupo menor (à esquerda do e- considerado) contribui com
um fator de 1,00.