" H " só pode ter até 2 elétrons em seu último nível. " C ", " N ", " O " só podem ter até oito elétrons em seu último nível, mas o " S " pode ter mais do que oito elétrons em seu último nível (sofrendo o fenômeno de expansão da camada de valência). Justifique esta afirmativa.

Passo 1

O enunciado pergunta por que o átomo de hidrogênio só admite até dois elétrons em sua última camada, os átomos de carbono, nitrogênio e oxigênio só chegam a oito elétrons, enquanto o enxofre pode exceder esse octeto (expansão de camada de valência). O conteúdo envolvido é estrutura eletrônica atômica e capacidade máxima de elétrons nas camadas, baseado na mecânica quântica.

Passo 2

Na mecânica quântica, cada camada eletrônica de número quântico principal n comporta no máximo
2n^2
elétrons. Isso decorre do número de orbitais disponíveis em cada subnível: para dado n, temos um orbital s, três orbitais p (se n\ge2), cinco orbitais d (se n\ge3), etc., cada orbital comportando até dois elétrons.

Passo 3

No caso de hidrogênio, n=1. Há apenas o orbital 1s, logo a capacidade máxima é
2\cdot1^2 = 2
elétrons. Por isso o hidrogênio admite no máximo dois elétrons em sua única camada.

Passo 4

Para os elementos do segundo período, como carbono, nitrogênio e oxigênio, n=2. Estão disponíveis os subníveis 2s e 2p, totalizando
2\cdot2^2 = 8
elétrons na camada de valência. Não há subníveis d em n=2, então esses átomos não conseguem exceder o octeto.

Passo 5

O enxofre está no terceiro período, n=3. Além dos subníveis 3s e 3p, existem orbitais 3d disponíveis (vazios no estado fundamental). Assim sua camada n=3 pode comportar até
2\cdot3^2 = 18
elétrons, permitindo que o enxofre expanda seu octeto usando elétrons adicionais nos orbitais 3d.

Resposta

A justificativa é que a capacidade máxima de elétrons de uma camada n é dada por 2n^2. Para n=1 (H) dá 2 elétrons; para n=2 (C, N, O) dá 8 elétrons; para n=3 (S) dá até 18 elétrons, pois incluem os orbitais 3d, o que explica a expansão de sua camada de valência.

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