Para cada um dos seguintes átomos escreva a configuração eletrônica do estado fundamental e indique que elétrons são de valência e de cerne:
N
N
Passo 1
O enunciado pede: para o átomo de nitrogênio escrever a configuração eletrônica do estado fundamental e indicar quais elétrons são de valência e quais são de cerne. Informação relevante que o enunciado dá (ou que precisamos saber imediatamente): o número atômico do nitrogênio é
, ou seja, o átomo neutro tem 7 elétrons para distribuir.
Passo 2
Pequena revisão de conceitos e regras que vamos usar (explicadas de forma simples):
- A configuração eletrônica descreve como os elétrons ocupam orbitais organizados por níveis de energia. Escrevemos algo como
, onde cada termo indica nível principal , tipo de orbital ( ) e exponte mostrando quantos elétrons estão naquele orbital. - Regras de preenchimento:
- Princípio de Aufbau: preenche-se os orbitais do menor para o maior nível de energia (ordem aproximada:
, , , , …). - Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: dentro de um subnível (ex.:
que tem três orbitais degenera-dos ), ao colocar elétrons, primeiro coloca-se um elétron com mesmo spin em cada orbital disponível antes de emparelhar.
- Princípio de Aufbau: preenche-se os orbitais do menor para o maior nível de energia (ordem aproximada:
- Capacidade de ocupação: um orbital do tipo
comporta até 2 elétrons, até 6, até 10, etc. - Definição prática de elétrons de valência e de cerne:
- Elétrons de valência: elétrons que estão no maior nível principal
ocupado (importantes para ligações químicas e reatividade). - Elétrons de cerne: elétrons das camadas internas (níveis com
menor que o maior ocupado).
- Elétrons de valência: elétrons que estão no maior nível principal
Passo 3
Distribuição dos
elétrons seguindo Aufbau, Pauli e Hund:
- Preenchemos primeiro
. O orbital comporta até 2 elétrons. Colocando 2 elétrons: restam . - Em seguida
. O orbital comporta até 2 elétrons. Colocando 2 elétrons: restam . - Restam 3 elétrons que entram no subnível
(que tem capacidade total 6). Assim colocamos 3 elétrons em .
Portanto, a configuração eletrônica do estado fundamental do nitrogênio é
Passo 4
Detalhe sobre a distribuição dentro de
(aplicando a Regra de Hund):
- O subnível
tem três orbitais equivalentes ( ). Ao colocar elétrons, segundo Hund cada elétron ocupa um orbital diferente com spins paralelos antes de emparelhar. - Podemos representar a ocupação qualitativamente como
ou indicando orbitais,
isto é, três elétrons desemparelhados, um em cada orbital
.
Passo 5
Identificação de valência e cerne (com explicação concreta):
- O maior nível principal ocupado é
. Portanto todos os elétrons com são elétrons de valência. - Na configuração
os elétrons de valência são os do e : ou seja, . Contagem: elétrons de valência. - Os elétrons de cerne são os das camadas internas, aqui apenas
: ou seja, elétrons de cerne.
Dica rápida para a prova: quando pedirem número de elétrons de valência para elementos do bloco s ou p, conte simplesmente os elétrons no maior
escrito na configuração (ainda que, em química avançada, às vezes a definição varie; para provas comuns essa regra funciona).
Resposta
Elétrons de valência:
Elétrons de cerne: