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 1s<2s<2p.

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” (\uparrow); o segundo elétron no mesmo orbital terá spin “para baixo” (\downarrow). 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 2p de mesma energia, se tivermos até três elétrons, cada um entra num orbital diferente todos com spin \uparrow; só depois de cada orbital ter um elétron é que começamos a colocar o segundo elétron com spin \downarrow.

Passo 4

Pelo princípio de Aufbau, os elétrons preenchem primeiro os orbitais de menor energia. Para os dez primeiros elementos, a sequência é
1s \;\longrightarrow\; 2s \;\longrightarrow\; 2p.
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 Z=1: o primeiro elétron entra em 1s.
    Configuração: 1s^1.
  • Hélio Z=2: o segundo elétron entra também em 1s, com spin oposto.
    Configuração: 1s^2.

Passo 6

Elementos com 3 e 4 elétrons (início do período 2):
  • Lítio Z=3: o terceiro elétron vai para o próximo orbital de menor energia, o 2s.
    Configuração: 1s^2\,2s^1.
  • Berílio Z=4: o quarto elétron completa o 2s.
    Configuração: 1s^2\,2s^2.

Passo 7

Elementos com de 5 a 7 elétrons (início do preenchimento 2p):
  • Boro Z=5: o quinto elétron entra em 2p. Como são três orbitais 2p degenerados, ele fica em um deles:
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^1.
  • Carbono Z=6: entra o sexto elétron em outro orbital 2p, mesmo spin (Hun):
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^2.
  • Nitrogênio Z=7: entra o sétimo elétron no terceiro orbital 2p, todos com spin paralelo antes de emparelhar:
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^3.

Passo 8

Elementos com de 8 a 10 elétrons (completando 2p):
  • Oxigênio Z=8: quarto elétron em 2p emparelha em um dos orbitais já ocupados, introduzindo spin oposto:
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^4.
  • Flúor Z=9: quinto elétron em 2p, outro emparelhamento:
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^5.
  • Neônio Z=10: sexto elétron completa 2p, emparelhando no último orbital:
    Configuração: 1s^2\,2s^2\,2p^6.

Resposta

H: 1s^1
He: 1s^2
Li: 1s^2\,2s^1
Be: 1s^2\,2s^2
B: 1s^2\,2s^2\,2p^1
C: 1s^2\,2s^2\,2p^2
N: 1s^2\,2s^2\,2p^3
O: 1s^2\,2s^2\,2p^4
F: 1s^2\,2s^2\,2p^5
Ne: 1s^2\,2s^2\,2p^6

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