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 (n,\;\ell,\;m_{\ell},\;m_{s}).
  • 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 (n,\;\ell,\;m_{\ell},\;m_{s}). As consequências práticas são:
  1. Cada orbital atômico (fixos n,\ell,m_{\ell}) comporta no máximo dois elétrons.
  2. Esses dois elétrons devem ter spins opostos, ou seja, m_{s}=+\tfrac12 e m_{s}=-\tfrac12.
  3. 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:
  1. Primeiro, coloque um elétron em cada orbital disponível, sempre com spins paralelos (mesmo m_{s}, por exemplo, todos +\tfrac12). Isso maximiza o spin total e minimiza a repulsão eletrônica por efeito de troca (exchange).
  2. Só depois de cada orbital estar semipreenchido (um elétron), você começa a emparelhar elétrons no mesmo orbital, usando spins opostos (um +\tfrac12 e um -\tfrac12), 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, m_{s}=+\tfrac12 e m_{s}=-\tfrac12.
  • Não existem dois elétrons com o mesmo (n,\ell,m_{\ell},m_{s}).
Regra de Hund:
  • Em orbitais degenerados de uma subcamada, insira primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos (todos +\tfrac12, por exemplo).
  • Só depois de cada orbital ter um elétron é que se emparelham os spins +\tfrac12 e -\tfrac12 nos mesmos orbitais.

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