Qual é a distribuição eletrônica do enxofre ( \mathrm{Z}=16 ) segundo a regra de Pauling?

Passo 1

O que o enunciado pede e o que já temos de dado.
  • O enunciado pede: determinar a distribuição eletrônica do enxofre.
  • Dado: o número atômico do enxofre é Z=16. Isso significa que um átomo neutro de enxofre tem exatamente 16 elétrons para distribuir entre orbitais.
  • Objetivo final: listar os orbitais ocupados e quantos elétrons há em cada um, seguindo a regra de Pauling (ordem de preenchimento dos orbitais) e respeitando as demais regras (exclusão de Pauli e regra de Hund).

Passo 2

Relembrando as regras essenciais (explicação didática e intuitiva).
  • Regra de Pauling (princípio de Aufbau via critério n+l):
    • Cada orbital é caracterizado por dois números: o número quântico principal n (nível de energia principal) e o número quântico azimutal l (tipo de orbital: s\Rightarrow l=0, p\Rightarrow l=1, d\Rightarrow l=2, …).
    • A regra de Pauling (também chamada regra de n+l) diz: preencher os orbitais em ordem crescente do valor n+l. Se dois orbitais têm o mesmo n+l, o orbital com menor n é preenchido primeiro.
    • Intuição simples: orbitais com menor n+l têm energia efetiva menor e são preenchidos antes.
  • Princípio de exclusão de Pauli:
    • Cada orbital pode conter no máximo 2 elétrons, e esses dois elétrons devem ter spins opostos.
    • Em símbolos: num mesmo orbital aparecem \uparrow e \downarrow (dois spins opostos).
  • Regra de Hund (para orbitais degenerados, como os três p de um mesmo subnível):
    • Ao preencher orbitais degenerate (mesma energia), primeiro coloque um elétron em cada orbital com spins paralelos (todos \uparrow), e só depois emparelhe elétrons.
    • Intuição: elétrons evitam emparelhar para minimizar repulsão, mantendo spins alinhados quando possível.

Passo 3

Determinar a ordem prática de preenchimento até Z=16 usando n+l.
  • Vou listar alguns orbitais relevantes com seus n, l e n+l:
    • 1s:\; n=1,\; l=0 \Rightarrow n+l=1.
    • 2s:\; n=2,\; l=0 \Rightarrow n+l=2.
    • 2p:\; n=2,\; l=1 \Rightarrow n+l=3.
    • 3s:\; n=3,\; l=0 \Rightarrow n+l=3. (empate com 2p; desempata pelo menor n 2p antes de 3s)
    • 3p:\; n=3,\; l=1 \Rightarrow n+l=4.
    • 4s:\; n=4,\; l=0 \Rightarrow n+l=4. (empate com 3p; desempata pelo menor n 3p antes de 4s)
  • Com isso a ordem de preenchimento, até os orbitais úteis para o enxofre, fica: 1s \; \rightarrow\; 2s \; \rightarrow\; 2p \; \rightarrow\; 3s \; \rightarrow\; 3p.
  • Não será necessário ocupar 4s ou 3d para o enxofre neutro ( Z=16) porque já alcançaremos 16 elétrons antes.

Passo 4

Capacidades de cada tipo de orbital (o que cabe em cada subnível).
  • Subnível s: cabe no máximo 2 elétrons.
  • Subnível p: cabe no máximo 6 elétrons (três orbitais p, cada um com 2 elétrons).
  • Portanto, ao preencher sequencialmente, vamos somando elétrons até atingir 16.

Passo 5

Preenchimento passo a passo dos elétrons até Z=16.
  • Começamos com 16 elétrons para colocar:
    1. Preencher 1s com 2 elétrons: sobra 16-2=14.
      • 1s^2.
    2. Preencher 2s com 2 elétrons: sobra 14-2=12.
      • 2s^2.
    3. Preencher 2p com até 6 elétrons: coloca-se 6, sobra 12-6=6.
      • 2p^6.
    4. Preencher 3s com 2 elétrons: sobra 6-2=4.
      • 3s^2.
    5. Finalmente, preencher 3p com os 4 elétrons restantes: sobra 4-4=0.
      • 3p^4.
  • Somando os ocupantes: 2+2+6+2+4 = 16, ou seja, todos os elétrons foram distribuídos.

Passo 6

Aplicando a regra de Hund ao subnível 3p^4 (detalhe de como os elétrons se organizam nos orbitais p).
  • O subnível 3p tem três orbitais equivalentes: 3p_x,\;3p_y,\;3p_z.
  • Pela regra de Hund, os três primeiros elétrons ocupam separadamente cada orbital com spins paralelos: 3p:\qquad 3p_x:\uparrow,\quad 3p_y:\uparrow,\quad 3p_z:\uparrow \quad(\text{3 elétrons})é
  • O quarto elétron deve emparelhar em um desses orbitais, ficando, por exemplo: 3p_x:\uparrow\downarrow,\quad 3p_y:\uparrow,\quad 3p_z:\uparrow.
  • Assim, 3p^4 tem um orbital com dois elétrons (pares) e dois orbitais com um elétron cada.

Passo 7

Conclusão: escrita final da configuração eletrônica seguindo a regra de Pauling.
  • Juntando todos os subníveis ocupados na ordem de preenchimento, a configuração eletrônica do enxofre ( Z=16) é: 1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^4.

Resposta

1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^4

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