Escreva as configurações eletrônicas para o hidrogênio, sódio e para o cloro. Explique por que HCl é covalente enquanto NaCl é iônico.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) escrever as configurações eletrônicas do hidrogênio, do sódio e do cloro; (2) explicar por que
é covalente enquanto
é iônico. Informação relevante (valores que vou usar, vindos da tabela periódica):
- Número atômico do hidrogênio:
. - Número atômico do sódio:
. - Número atômico do cloro:
.
Passo 2
Regras básicas e notação (aula rápida e prática antes de montar as configurações):
- Um elétron ocupa um orbital especificado por
(nível principal) e tipo de subshell . A notação significa: nível , subshell , com elétron. - Princípios para preencher elétrons:
- Princípio de Aufbau: preencher orbitais de menor energia para maior energia na ordem aproximada
. - Princípio de Pauli: um orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: dentro de um mesmo subshell (por ex.
), ocupar primeiro com spins paralelos antes de parear elétrons.
- Princípio de Aufbau: preencher orbitais de menor energia para maior energia na ordem aproximada
- A configuração total lista todos os subshells ocupados com expoentes indicando número de elétrons, por exemplo
. - “Elétrons de valência” são os elétrons do nível mais externo (maior
) e determinam reatividade e tipo de ligação.
Passo 3
Configuração eletrônica do hidrogênio (
):
- Como
, há elétron para distribuir. - Ordem de preenchimento começa por
. Colocamos esse único elétron em . - Logo a configuração é
. - Observação didática: o hidrogênio tem
elétron de valência; ao ganhar elétron atinge a configuração do hélio , ao compartilhar pode também completar sua camada (por exemplo em ou ).
Passo 4
Configuração eletrônica do sódio (
):
-
, então elétrons. - Preenchendo em ordem:
(2 elétrons), (agora 4 no total), (agora 10 no total), sobra 1 elétron que vai em . - Montando:
. - Notação curta (nobre):
porque representa . - Elétrons de valência:
elétron ( ). Isso torna o sódio propenso a perder esse elétron para obter a configuração estável .
Passo 5
Configuração eletrônica do cloro (
):
-
, então elétrons. - Preenchendo:
(2), (4), (10), (12), e faltam elétrons para completar , que entram em como . - Montando:
. - Notação curta:
. - Elétrons de valência:
( ). O cloro tende a ganhar elétron para atingir a configuração de gás nobre .
Passo 6
Por que
é iônico — explicação passo a passo:
- Definições úteis:
- Energia de ionização: energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro (quanto menor, mais fácil perder elétrons).
- Afinidade eletrônica: energia liberada quando um átomo neutro aceita um elétron (quanto maior, mais favorável ganhar elétron).
- Eletronegatividade (
): tendência de um átomo atrair elétrons em uma ligação (escala de Pauling).
- Valores aproximados de eletronegatividade (escala de Pauling):
-
, -
.
-
- Diferença de eletronegatividade:
- Interpretação prática: quando
é grande (regra prática: acima de aproximadamente ), a tendência é que um átomo doará seu elétron e o outro aceitará, formando íons e ligação de caráter iônico. - No caso
: -
tem um elétron de valência fácil de remover (baixa energia de ionização) e forma com configuração . -
aceita um elétron formando com configuração . - Íons opostos se atraem eletrostaticamente e formam uma rede cristalina (retículo iônico). A energia de rede estabiliza fortemente o composto iônico.
-
- Consequências físicas esperadas (coisa prática para a prova): compostos iônicos como
normalmente são sólidos cristalinos com altos pontos de fusão e conduzem corrente quando fundidos ou dissolvidos (porque íons ficam móveis).
Passo 7
Por que
é covalente (na forma molecular) — explicação passo a passo:
- Eletronegatividades:
-
, -
.
-
- Diferença de eletronegatividade:
- Interpretação:
é significativa mas menor do que o limiar prático para íonicidade (≈ ). Portanto a ligação não é puramente iônica; em vez disso forma-se uma ligação covalente polar onde os elétrons são compartilhados, porém deslocados parcialmente em direção ao cloro (o cloro fica com carga parcial negativa e o hidrogênio com carga parcial positiva ). - Porque o hidrogênio não simplesmente doa seu elétron como o sódio:
- Remover o elétron do hidrogênio para formar
(próton) é energeticamente muito custoso em fase gasosa sem estabilização adicional; em muitas moléculas H forma ligações covalentes ao compartilhar seu único elétron. - Assim,
e compartilham um par de elétrons; o par fica mais próximo do cloro (ligação polar).
- Remover o elétron do hidrogênio para formar
- Observação sobre ácido clorídrico: na fase gasosa
existe como molécula covalente polar. Em solução aquosa, ioniza quase totalmente formando (mais precisamente ) e — isso é ionização por solvatação, não significa que a ligação no gás seja iônica.
Passo 8
Resumo pedagógico para decorar e usar na prova:
- Escreva as configurações seguindo a ordem
, , , , , etc., e conte elétrons até . - Conte elétrons de valência (maior
) para prever ganhar/perder/compartilhar elétrons. - Use a diferença de eletronegatividade
como critério rápido: grande ligação iônica; pequena covalente (polar ou apolar). - No caso concreto:
-
perde facilmente seu elétron de valência formação de e ligação iônica com . -
prefere compartilhar seu elétron com formando uma ligação covalente polar porque é moderada e a remoção de elétron de é desfavorável.
-