16- Identifique os orbitais de fronteira do átomo de Be.
Passo 1
O enunciado pede: identificar os orbitais de fronteira do átomo de Be.
Informações dadas (implícitas no enunciado e que vou usar): o berílio tem número atômico , ou seja, possui 4 elétrons na forma neutra.
Informações dadas (implícitas no enunciado e que vou usar): o berílio tem número atômico
Passo 2
Explicação do que significa “orbitais de fronteira” (em linguagem simples): normalmente isso quer dizer os dois orbitais importantes para reatividade/transferência de elétrons:
- HOMO = Highest Occupied Molecular (ou here, Atomic) Orbital: o orbital ocupado de maior energia.
- LUMO = Lowest Unoccupied Molecular (ou Atomic) Orbital: o orbital desocupado de menor energia.
Vou identificar qual orbital atômico é o HOMO e qual é o LUMO para o Be neutro.
Passo 3
Regras básicas que uso (sem jargão pesado):
- Princípio de Aufbau: preenchemos os orbitais de menor energia primeiro.
- Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund (quando houver orbitais degenerados): primeiro colocar um elétron em cada orbital equivalente antes de emparelhar (não será necessária aqui para preencher 2p no estado fundamental de Be, mas é bom saber).
Passo 4
Contagem e preenchimento dos elétrons do Be:
- O átomo de berílio tem
elétrons. - Seguindo Aufbau, os primeiros orbitais a serem preenchidos são
e depois . - Preenchimento: coloca-se 2 elétrons em
e 2 elétrons em . Em notação de configuração eletrônica:
Expliquei cada símbolo:
e
são orbitais (camadas e subníveis) e o expoente indica quantos elétrons estão naquele orbital.
Passo 5
Ordem de energia relevante aqui (explicação curta e intuitiva):
- Para os primeiros átomos, a ordem de energia é aproximadamente
Isto ocorre por efeitos de penetração e blindagem: o
penetra mais próximo do núcleo que o
, por isso tem energia um pouco menor que
.
Passo 6
Determinação do HOMO:
- HOMO é o orbital ocupado de maior energia. Na configuração
, o orbital mais energético que contém elétrons é o .
Portanto o HOMO do Be (no estado fundamental) é o orbital
Passo 7
Determinação do LUMO:
- LUMO é o orbital desocupado de menor energia. Após
vem o subnível , que está vazio em Be no estado fundamental. - O subnível
tem três orbitais de mesma energia no átomo isolado: , e . Esses três são degenerados (mesma energia).
Portanto o LUMO é o conjunto degenerado
Passo 8
Comentário útil para prova (motivação prática, sem complicar): isso significa que, se o berílio for excitado ou reagir doando/aceitando elétrons, o elétron mais fácil de retirar vem do
(HOMO) e o primeiro orbital disponível para receber elétrons é o conjunto
(LUMO). Às vezes em química você verá promoção de um elétron de
para
— por isso conhecer esses orbitais é importante.
Resposta
HOMO:
LUMO: (
)
LUMO: