Explique o princípio da exclusão de Pauli e a regra de Hund. Considere a ordem de construção da tabela periódica e mostre como essas teorias são utilizadas para especificar as configurações eletrônicas dos 10 primeiros elementos da tabela periódica (faça a distribuição eletrônica dos elementos).
Passo 1
O enunciado pede para explicar o princípio da exclusão de Pauli e a regra de Hund, além de usar a ordem de preenchimento dos orbitais (princípio de Aufbau) para obter as configurações eletrônicas dos primeiros dez elementos da tabela periódica. Para isso precisamos saber:
- Princípio de exclusão de Pauli: quantos elétrons cabem em cada orbital e como é o spin.
- Regra de Hund: como distribuir elétrons em orbitais degenerados.
- Princípio de Aufbau: ordem energética dos orbitais
.
Passo 2
O princípio da exclusão de Pauli diz que em cada orbital só podem existir no máximo dois elétrons, e se houver dois elétrons eles devem ter spins opostos. Em termos práticos isso significa que, ao colocar o primeiro elétron em um orbital, ele pode ter spin “para cima”
; o segundo elétron no mesmo orbital terá spin “para baixo”
. Nunca aparecerão dois elétrons com o mesmo spin no mesmo orbital.
Passo 3
A regra de Hund afirma que, em orbitais degenerados (mesma energia), os elétrons entram primeiro ocupando orbital a orbital com spins paralelos antes de começarem a emparelhar. Por exemplo, nos três orbitais
de mesma energia, se tivermos até três elétrons, cada um entra num orbital diferente todos com spin
; só depois de cada orbital ter um elétron é que começamos a colocar o segundo elétron com spin
.
Passo 4
Pelo princípio de Aufbau, os elétrons preenchem primeiro os orbitais de menor energia. Para os dez primeiros elementos, a sequência é
Isso, junto com Pauli e Hund, nos permite montar a configuração de cada átomo adicionando um elétron de cada vez.
Passo 5
Elementos com até 2 elétrons (período 1):
- Hidrogênio
: o primeiro elétron entra em .
Configuração:. - Hélio
: o segundo elétron entra também em , com spin oposto.
Configuração:.
Passo 6
Elementos com
e
elétrons (início do período 2):
- Lítio
: o terceiro elétron vai para o próximo orbital de menor energia, o .
Configuração:. - Berílio
: o quarto elétron completa o .
Configuração:.
Passo 7
Elementos com de 5 a 7 elétrons (início do preenchimento
):
- Boro
: o quinto elétron entra em . Como são três orbitais degenerados, ele fica em um deles:
Configuração:. - Carbono
: entra o sexto elétron em outro orbital , mesmo spin (Hun):
Configuração:. - Nitrogênio
: entra o sétimo elétron no terceiro orbital , todos com spin paralelo antes de emparelhar:
Configuração:.
Passo 8
Elementos com de 8 a 10 elétrons (completando
):
- Oxigênio
: quarto elétron em emparelha em um dos orbitais já ocupados, introduzindo spin oposto:
Configuração:. - Flúor
: quinto elétron em , outro emparelhamento:
Configuração:. - Neônio
: sexto elétron completa , emparelhando no último orbital:
Configuração:.
Resposta
H:
He:
Li:
Be:
B:
C:
N:
O:
F:
Ne:
He:
Li:
Be:
B:
C:
N:
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F:
Ne: