Considere o elétron diferencial do elemento
.
a) Escreva a distribuição eletrônica completa até esse elétron.
b) Forneça os quatro números quânticos possíveis para esse elétron.
c) Explique como a posição desse elétron está relacionada à família do elemento na tabela periódica.
a) Escreva a distribuição eletrônica completa até esse elétron.
b) Forneça os quatro números quânticos possíveis para esse elétron.
c) Explique como a posição desse elétron está relacionada à família do elemento na tabela periódica.
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre o elétron diferencial do elemento
:
a) escrever a distribuição eletrônica completa até esse elétron;
b) fornecer os quatro números quânticos possíveis para esse elétron;
c) explicar como a posição desse elétron está relacionada à família (grupo) do elemento na tabela periódica.
a) escrever a distribuição eletrônica completa até esse elétron;
b) fornecer os quatro números quânticos possíveis para esse elétron;
c) explicar como a posição desse elétron está relacionada à família (grupo) do elemento na tabela periódica.
Informações relevantes dadas (que vamos usar): o número atômico é
, ou seja, o átomo neutro tem
elétrons no total, e o “elétron diferencial” é o último elétron que foi preenchido quando montamos a configuração eletrônica.
Passo 2
Pequena revisão das regras que usamos para montar a configuração (aula rápida e prática):
- Princípio de Aufbau: preenchemos os orbitais na ordem de energia crescente. Uma forma prática de lembrar é a sequência:
Ou seja, antes de preencher preenchemos ; depois que e estão com ocupação, vem . - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos; os quatro números quânticos de cada elétron têm combinação única.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerate (mesma subcamada, por exemplo os três orbitais
), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos e só depois emparelhamos.
Vou aplicar essas regras passo a passo para somar
elétrons.
Passo 3
Preenchimento por blocos até
elétrons (contando quantos elétrons acumulamos a cada passo):
-
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons. -
→ total elétrons (chegamos em ).
Escrevendo a configuração eletrônica completa (forma longa) em notação padrão:
E a forma abreviada (atalho com gás nobre):
Passo 4
Identificar o elétron diferencial:
- O elétron diferencial é o último elétron adicionado, que aqui está na subcamada
. - A subcamada
tem três orbitais degenerados com . Segundo Hund, os primeiros três elétrons em ocupam cada um desses orbitais com spins paralelos (por exemplo todos com ); o quarto elétron que completa volta e emparelha um desses orbitais. Portanto o elétron diferencial é um elétron emparelhado em uma das três orbitais .
Passo 5
Definição (aula curta) dos quatro números quânticos e seus possíveis valores:
- Número quântico principal
: indica o nível de energia/raio médio do orbital; é inteiro positivo: . - Número quântico azimutal
: indica a forma da subcamada; para cada , pode ser . As letras correspondentes: , , , . - Número quântico magnético
: projeta a orientação do orbital; para dado , . - Número quântico de spin
: pode ser ou (dois sentidos de spin).
Passo 6
Aplicando essas definições ao elétron diferencial (
):
- Como o elétron está em uma subcamada
, temos imediatamente e (pois ). - Para
os valores possíveis de são . - Pelo raciocínio do Passo 4 (p4 → quarto elétron emparelha um orbital que já tinha um elétron com
), o elétron diferencial é o que completa o par nesse orbital, portanto ele terá spin oposto ao primeiro que estava sozinho nesse orbital; tipicamente isso quer dizer para o elétron diferencial. - Não é possível dizer com certeza qual dos três valores de
( ) é o escolhido sem uma convenção adicional, porque qualquer uma das três orbitais poderia ser a que ficou emparelhada. Então o que podemos afirmar com segurança é:
- Se você precisar de um conjunto específico (uma escolha possível) para responder num exame, uma escolha válida seria, por exemplo,
Essa é uma escolha legítima e representa o elétron diferencial emparelhado no orbital .
Passo 7
Como a posição do elétron diferencial se relaciona à família do elemento (explicação passo a passo):
- O elétron diferencial está em
(camada de valência) na subcamada . Isso já nos diz que o elemento é do bloco e está no período da tabela (porque o maior ocupado é ). Portanto o elemento está na linha (período) . - A configuração de valência é
; somando os elétrons de valência . Para os elementos principais (s e p), o número do grupo (família) na tabela periódica pode ser obtido a partir do total de elétrons de valência: elementos com elétrons de valência pertencem ao grupo (ou grupo VI A na nomenclatura antiga). - O elemento com
portanto é o selênio (Se) e pertence à família dos calcogênios (ou calcogênios = família do oxigênio, enxofre, selênio, etc.). Características típicas decorrentes disso: tendência a ganhar elétrons para completar o octeto (estado de oxidação comum), propriedades químicas semelhantes aos outros elementos do grupo .
Resposta
a)
b) Uma escolha possível:
(alternativamente
ou
com
).
c) Período e grupo
(calcogênios): a configuração de valência é
, ou seja,
elétrons de valência, o que posiciona o elemento no bloco
, período
e família dos calcogênios (tendência química típica: estado
, comportamento semelhante aos outros do grupo).
c) Período