Construa o diagrama de níveis de energia de estado fundamental para cada um dos seguintes elementos:
(a) Oxigênio
(a) Oxigênio
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra montar o diagrama de níveis de energia do oxigênio (Z=8) no seu estado fundamental.
Conteúdo: configuração eletrônica, princípios de Aufbau, exclusão de Pauli e regra de Hund. Vamos usar esses conceitos pra saber como os elétrons se distribuem nos orbitais 1s, 2s e 2p, e daí desenhar o diagrama.
Conteúdo: configuração eletrônica, princípios de Aufbau, exclusão de Pauli e regra de Hund. Vamos usar esses conceitos pra saber como os elétrons se distribuem nos orbitais 1s, 2s e 2p, e daí desenhar o diagrama.
Passo 2
Relembrando a teoria:
- Princípio de Aufbau: a gente vai preenchendo os orbitais da menor energia pra a maior (1s → 2s → 2p …).
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: quando tiver orbitais degenerados (como os três 2p), você coloca primeiro 1 elétron com mesmo spin em cada orbital antes de emparelhar.
Passo 3
O oxigênio tem Z = 8, ou seja, 8 elétrons para colocar nos orbitais.
Passo 4
Vamos preencher:
1s cabe 2 elétrons → 1s²
2s cabe 2 elétrons → 2s²
Já usamos 4 elétrons, faltam 4 → entram no conjunto 2p (três orbitais degenerados).
1s cabe 2 elétrons → 1s²
2s cabe 2 elétrons → 2s²
Já usamos 4 elétrons, faltam 4 → entram no conjunto 2p (três orbitais degenerados).
Aplico Hund: coloco 1 elétron com spin ↑ em cada um dos 3 orbitais 2p, depois emparelho o 4º elétron no primeiro orbital.
Então a configuração final é
Passo 5
Agora desenhamos o diagrama, alinhando os níveis de energia (de baixo pra cima fica 1s, 2s, 2p) e mostrando os spins:
Resposta
O diagrama de níveis de energia do oxigênio no estado fundamental é:
1s: ⧉↑↓
2s: ⧉↑↓
2p: ⧉↑↓ ⧉↑ ⧉↑
2s: ⧉↑↓
2p: ⧉↑↓ ⧉↑ ⧉↑
ou, em forma LaTeX: