Questão 11. Descreva o princípio de Aufbau, a regra de Hund e o princípio da exclusão de Pauli.

Passo 1

O enunciado pede para descrever três regras fundamentais de configuração eletrônica de átomos: o princípio de Aufbau, a regra de Hund e o princípio da exclusão de Pauli. Vamos ver cada uma detalhadamente, explicando o que são os números quânticos envolvidos e como eles norteiam o preenchimento de elétrons em orbitais atômicos.

Passo 2

O princípio de Aufbau (“construção” em alemão) dita que os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia disponível. Em termos práticos, calcula-se para cada orbital o valor de
n+ell
sendo n o número quântico principal e ell o azimutal. Orbitais com menor ,n+ell são preenchidos antes. Em caso de empate em n+ell, o orbital de menor n recebe elétron primeiro. Isso explica sequências como 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, etc.

Passo 3

A regra de Hund estabelece que, ao preencher orbitais degenerados (mesmo valor de n e ell, como os três orbitais 2p), os elétrons entram primeiro com spins paralelos, ocupando cada orbital com um elétron antes de formar pares. Assim, para um conjunto de três orbitais p, colocamos primeiro três elétrons com ms=+tfrac12 (ou o mesmo spin) em orbitais diferentes, e só então começamos a emparelhar com ms=-tfrac12. Isso minimiza repulsões eletrônicas e maximiza o spin total.

Passo 4

O princípio de exclusão de Pauli afirma que não existem dois elétrons no átomo que possuam o mesmo conjunto de quatro números quânticos (n,ell,mell,ms). Em cada orbital (que já é definido por n,ell,mell) cabem no máximo dois elétrons, e eles devem ter spins opostos, ou seja, valores diferentes de ms ( +tfrac12 e -tfrac12).

Resposta

Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam orbitais em ordem crescente de energia, seguindo o critério de menor ,n+ell e, em caso de empate, menor n.
Regra de Hund: em orbitais degenerados, coloque um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar, maximizando o spin total.
Princípio da exclusão de Pauli: não há dois elétrons com o mesmo conjunto de números quânticos (n,ell,mell,ms); cada orbital pode conter até dois elétrons de spins opostos.

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