O que significa o número quântico secundário quais valores são possíveis para este número?

Este n�mero foi introduzido no terceiro postulado da teoria at�mica de Niels B�hr, representando aproximadamente a dist�ncia do el�tron ao n�cleo . Indicando que as �rbitas poss�veis s�o aquelas em que o el�tron possu� um momento angular m�ltiplo inteiro de h/2π, isto implica que o el�tron n�o pode estar a qualquer dist�ncia do n�cleo, mas somente em poucas regi�es, chamadas de �rbitas.

O N�mero qu�ntico principal pode apresentar os seguintes valores: n = 1,2,3,4,5,6,....∞.Os n�meros fracion�rios, negativos e o zero, n�o s�o v�lidos para o n�mero qu�ntico principal.

O n�mero qu�ntico de momento angular, ou azimutal, informa-nos sobre a forma das orbitais. Foi introduzido por Sommerfeld, pois verificou-se que um el�tron, numa mesma �rbita, apresentava energias diferentes. Tal fato n�o � poss�vel se as �rbitas forem circulares. Sommerfeld sugeriu que as �rbitas s�o el�pticas, pois elipses apresentam diferentes excentricidades, ou seja, dist�ncias diferentes do centro, gerando energias diferentes para uma mesma camada eletr�nica.

O n�mero qu�ntico secund�rio indica a energia do el�tron no subn�vel. Um n�vel de energia n � formado por n subn�veis de energia, cujos valores de l variam de 0 a (n - 1). Como, teoricamente, s�o tamb�m poss�veis infinitos subn�veis de energia. Entre os �tomos conhecidos em seus estados fundamentais, os subn�veis conhecidos s�o quatro, com os valores de l iguais a 0, 1, 2, 3, em ordem crescente de energia.

Esses subn�veis s�o representados pelas letras s, p, d, f, respectivamente. O nome dos orbitais (s, p, d, f) vem dos nomes dados �s linhas do espectro do Hidrog�nio em Ingl�s: s para sharp (afiado), p para principal (principal), d para diffuse (difuso), e f para fundamental (fundamental).

Os subn�veis te�ricos, com l = 4, 5, 6, ..., s�o representados pelas letras g, h, i, ..., na seq��ncia alfab�tica. A representa��o de cada subn�vel � feita pelo valor de n, seguido da letra que indica o subn�vel (s, p, d, f). 

Exemplo: 1s

O n�mero m�ximo de el�trons, em cada subn�vel, � dado pela equa��o 2 (2l + 1). Considerando apenas os subn�veis conhecidos, com isso temos:

Podemos comparar as energias de subn�veis de diferentes n�veis de energia pelo valor da soma (n + l). Quanto maior for o valor dessa soma, maior ser� a energia do subn�vel no caso de igual valor para (n + l), ter� maior energia o subn�vel com maior valor de n. Veja:

Spin � o movimento de rota��o do el�tron em torno do seu eixo.

O movimento do el�tron ao redor do n�cleo at�mico gera um campo magn�tico externo. Por outro lado, o movimento de rota��o do el�tron em torno do seu eixo gera outro campo magn�tico. A mec�nica qu�ntica estabelece que a intera��o desses dois campos magn�ticos � quantizada e s�o poss�veis apenas dois estados. Esses dois campos magn�ticos ou se orientam paralelamente e no mesmo sentido ou paralelamente e em sentidos opostos. �s duas orienta��es do spin eletr�nico est�o associadas energias diferentes, embora muito pr�ximas uma da outra. Foram introduzidos os n�meros qu�nticos

Uma maneira de se fazer a comprova��o experimental da exist�ncia do spin do el�tron � a seguinte. Faz-se um feixe de �tomos de hidrog�nio, H(g) (1 pr�ton e 1 el�tron), passar atrav�s de um campo magn�tico n�o homog�neo. Verifica-se que o feixe divide-se em dois, com igual n�mero de �tomos. Metade dos �tomos de H(g) do feixe original tem o seu el�tron com spin paralelo e a outra metade, com spin antiparalelo. Por isso, metade dos �tomos de H (g) � desviada para uma regi�o e a outra metade para a regi�o oposta. Como o spin eletr�nico � quantizado, n�o existem estados intermedi�rios e o feixe de �tomos de �tomos de H(g) � dividido em apenas dois outro feixes:

Os el�trons preenchem sucessivamente os subn�veis de energia em ordem crescente de energia, com o n�mero m�ximo de el�trons permitido em cada subn�vel.

Como seq��ncia da regra do aufbau, somente o subn�vel de maior energia preenchido poder� ter n�mero de el�trons menor que o permitido, ou seja, somente o subn�vel de maior energia preenchido poder� estar incompleto.

Diamagnetismo e paramagnetismo

O �tomo mais simples a seguir ao hidrog�nio � o h�lio, que tem 2 el�trons. A configura��o eletr�nica do h�lio �:

O princ�pio da exclus�o de Pauli �, como referimos, um dos princ�pios fundamentais da mec�nica qu�ntica e pode ser testado por simples observa��o da experi�ncia. Se os dois el�trons no h�lio tivessem os mesmos quatro n�meros qu�nticos, ou seja o mesmo spin (o que quer dizer spins paralelos), o campo magn�tico total era a soma devida aos dois el�trons. Assim o h�lio seria paramagn�tico. Subst�ncias paramagn�ticas s�o aquelas que s�o atra�das por um magnete. Por outro lado se os spin forem antiparalelos os campos magn�ticos cancelam-se e a subst�ncia � diamagn�tica. Subst�ncias diamagn�ticas s�o levemente repelidas por um magnete.

A experi�ncia mostra que o h�lio � diamagn�tico, o que est� de acordo com o princ�pio de Pauli.

O l�tio tem 3 el�trons, logo a configura��o eletr�nica ser�:

O l�tio � de fato paramagn�tico. Mas porque � a orbital 2s de menor energia que as 2p? Isto deve-se ao fato de a orbital 2p ter menor densidade eletr�nica junto ao n�cleo, logo n�o sofre tanto o efeito de blindagem dos el�trons da orbital 1s (ver em detalhe o item 1.4.4.1). O elemento seguinte, com 4 el�trons, � o ber�lio. A sua configura��o eletr�nica �:

O ber�lio � diamagn�tico, como seria de esperar.

O boro tem 5 el�trons e � paramagn�tico, de acordo com a sua configura��o eletr�nica:

Essa distribui��o obedece � regra de Hund, ou seja da

A configura��o eletr�nico do pr�ximo elemento, o carbono, � 1s

Nenhuma das tr�s hip�teses viola o princ�pio da exclus�o de Pauli.

Assim, qual delas � a mais est�vel? A resposta est� na regra de Hund, que diz que o arranjo mais est�vel � aquele com maior n�mero de spins paralelos. Logo, para a configura��o eletr�nica do carbono vem:

O carbono � de fato paramagn�tico. Os pr�ximos elementos s�o o nitrog�nio, o oxig�nio e o fl�or, cujas configura��es se mostram de seguida:

O Ne�nio tem as 3 orbitais p completamente preenchidas:

O N�on � de fato um elemento diamagn�tico.

Por este processo e seguindo o princ�pio de Aufbau, poder�amos ir preenchendo todos os orbitais para os diferentes elementos.

Com base na configura��o eletr�nica dos elementos podemos compreender muitas das suas propriedades. Notemos desde j� que os gases nobres t�m a �ltima camada completamente preenchida, o que lhes confere grande estabilidade, e logo reduzida reatividade qu�mica.

Na tabela seguinte encontra-se a configura��o eletr�nica de alguns dos elementos conhecidos.

A configura��o eletr�nica do pot�ssio �:

K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Como 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 � a configura��o eletr�nica do g�s nobre Arg�nio, podemos simplificar a configura��o eletr�nica do pot�ssio para:

K: [Ar] 4s1

Exemplos semelhantes encontram-se na tabela.

Tutorial de distribui��o eletr�nica

Para fazer a distribui��o eletr�nica de um elemento qualquer existem alguns poucos passos a serem seguidos e as regras acabam por serem aplicadas naturalmente. O primeiro destes passos � saber quantos el�trons devem ser distribu�dos. Lembrando que o n�mero de el�trons � igual ao n�mero at�mico, temos, por exemplo, que o Hidrog�nio tem 1 el�tron, o H�lio tem 2 el�trons, o Fl�or tem 9 el�trons....

Sabendo que o Hidrog�nio tem 1 el�tron, fica claro que este s� poder� inserir um el�tron nos orbitais dispon�veis, o H�lio 2 el�trons e o Fl�or 5 el�trons. Vale lembrar, tamb�m, que cada subn�vel dos orbitais pode comportar 2 el�trons, temos que o subn�vel s comporta 2e- o subn�vel p 6e

ATEN��O:

� A distribui��o eletr�nica dos �ons

A distribui��o eletr�nica dos �ons � semelhante � dos �tomos neutros. No entanto, � importante salientar que os el�trons que o �tomo ir� ganhar ou perder (para se transformar em um �on) ser�o recebidos ou retirados da �ltima camada eletr�nica, tamb�m chamada de camada de val�ncia (que � a camada mais afastada do n�cleo), e n�o do subn�vel mais energ�tico.

Assim, por exemplo, o �tomo de ferro (n�mero at�mico = 26) tem a seguinte distribui��o eletr�nica:

Quando o �tomo de ferro perde 2 el�trons e se transforma no �on Fe

Fe

Ainda, se o �tomo de ferro perder 3 el�trons, se transformar� no �on Fe

Fe

Analogamente, no caso de um �tomo de cloro ganhar um el�tron, se transformar� no �on Cl- ter� a seguinte distribui��o eletr�nica:

17Cl (�tomo no estado fundamental): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ou K=2; L=8; M=7

17Cl

� DISTRIBUI��O ELETR�NICA MODERNA

Existe uma maneira mais simples de se representar a distribui��o eletr�nica, que � particularmente interessante para elementos de Z elevado. Essa representa��o � feita a partir do cerne do g�s nobre que antecede o elemento em rela��o ao n�mero at�mico.

Os gases nobres s�o:

Exemplos:

As distribui��es eletr�nicas pela regra de aufbau (preenchimento dos subn�veis em ordem crescente de energia com o n�mero m�ximo de el�trons permitido em cada subn�vel) algumas vezes n�o s�o confirmados experimentalmente.

Entre os elementos com Z entre 1 e 40, esse fato s� ocorre com os elementos Cr (Z = 24) e Cu (Z = 29):

Observe alguns exemplos de representa��o simplificada da distribui��o eletr�nica: