Comente sobre o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund sobre o preenchimento de orbitais. De acordo com o princípio de exclusão de Pauli apenas dois elétrons podem ocupar o mesmo orbital, os spins devem ser emparelhados e dois elétrons jamais podem ter o mesmo conjunto dos quatro números quânticos. A regra de Hund diz que os elétrons devem primeiramente ser colocados em orbitais diferentes de uma subcamada e com spins paralelos, quando os orbitais estiverem semipreenchidos os elétrons devem ser colocados em um orbital que já contém o elétron e seus spins devem estar emparelhados.
Passo 1
O enunciado pede para comentarmos dois conceitos de química quântica relacionados à distribuição eletrônica em átomos: o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund. Vamos ver primeiro em que teoria eles se apoiam e quais ideias-chave precisamos usar:
- Mecânica quântica aplicada aos elétrons em átomos.
- Números quânticos
. - Noções de orbital atômico e subcamada degenerate (mesma energia).
Passo 2
Princípio de exclusão de Pauli
O princípio de exclusão de Pauli diz que nenhum átomo pode ter dois elétrons com o mesmo conjunto . As consequências práticas são:
O princípio de exclusão de Pauli diz que nenhum átomo pode ter dois elétrons com o mesmo conjunto
- Cada orbital atômico (fixos
) comporta no máximo dois elétrons. - Esses dois elétrons devem ter spins opostos, ou seja,
e . - Se você tentar atribuir quatro números quânticos iguais a dois elétrons, isso violaria o princípio de exclusão e não é permitido.
Passo 3
Regra de Hund
A regra de Hund orienta o modo como os elétrons se distribuem nos orbitais de mesma energia (orbitais degenerados) dentro de uma subcamada:
A regra de Hund orienta o modo como os elétrons se distribuem nos orbitais de mesma energia (orbitais degenerados) dentro de uma subcamada:
- Primeiro, coloque um elétron em cada orbital disponível, sempre com spins paralelos (mesmo
, por exemplo, todos ). Isso maximiza o spin total e minimiza a repulsão eletrônica por efeito de troca (exchange). - Só depois de cada orbital estar semipreenchido (um elétron), você começa a emparelhar elétrons no mesmo orbital, usando spins opostos (um
e um ), respeitando o princípio de exclusão de Pauli.
Passo 4
Por que isso importa?
- O princípio de Pauli gera toda a estrutura periódica: explica por que elétrons “sobem” para camadas mais externas e por que há blocos s, p, d e f na tabela.
- A regra de Hund detalha a ordem de preenchimento dentro de cada subcamada degenerada, garantindo configurações eletrônicas de menor energia e estabilizando estados com spin total máximo (princípio da máxima multiplicidade de Hund).
Resposta
Princípio de exclusão de Pauli:
- Máximo de dois elétrons por orbital.
- Spins necessariamente opostos,
e . - Não existem dois elétrons com o mesmo
.
Regra de Hund:
- Em orbitais degenerados de uma subcamada, insira primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos (todos
, por exemplo). - Só depois de cada orbital ter um elétron é que se emparelham os spins
e nos mesmos orbitais.