Configuração eletrônica do kernel: construção, exemplos

A configuração eletrônica do núcleo ou compacto é aquela cujas notações quânticas do número de elétrons e seus subníveis de energia são abreviados pelos símbolos de gases nobres entre colchetes. É muito útil ao escrever configurações eletrônicas para um determinado elemento, pois é simples e rápido.

A palavra ‘kernel’ geralmente se refere às camadas eletrônicas internas de um átomo; isto é, aqueles em que seus elétrons não são de Valência e, portanto, não participam da ligação química , embora definam as propriedades do elemento. Metaforicamente falando, o caroço se tornaria o interior da cebola, com suas camadas compostas por uma série de orbitais crescendo em energia.

Configuração eletrônica do kernel: construção, exemplos 1

Configurações eletrônicas abreviadas com símbolos de gases nobres. Fonte: Gabriel Bolívar

Os símbolos químicos para quatro dos gases nobres entre colchetes e com cores diferentes são mostrados na imagem acima: [He] (verde), [Ne] (vermelho), [Ar] (roxo) e [Kr] (azul).

Cada um de seus quadros pontilhados inclui caixas que representam os orbitais. Quanto maiores eles são, maior o número de elétrons que eles contêm; o que, por sua vez, significa que as configurações eletrônicas de mais elementos podem ser simplificadas com esses símbolos. Isso economiza tempo e energia escrevendo todas as anotações.

Ordem de construção

Antes de usar as configurações eletrônicas do kernel, é conveniente revisar a ordem correta para construir ou gravar essas configurações. Isso é governado de acordo com a regra diagonal ou o diagrama de Moeller (chamado em algumas partes do método de chuva). Com este diagrama em mãos, as notações quânticas são as seguintes:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Essa linha de notações quânticas parece extenuante; e seria ainda mais importante se ele fosse escrito toda vez que a configuração eletrônica de qualquer elemento encontrado no período 5 em diante fosse representada. Observe também que a linha está vazia de elétrons; não há números nos ângulos retos superiores (1s 2 2s 2 2p 6 …).

Deve-se lembrar que os orbitais s podem “abrigar” dois elétrons (ns 2 ). Os orbitais p são três no total (veja as três caixas acima), para que possam abrigar seis elétrons (np 6 ). E, finalmente, os orbitais d são cinco e ef sete, com um total de dez (nd 10 ) e quatorze (nf 14 ) elétrons, respectivamente.

Abreviação de configuração eletrônica

Dito isto, a linha anterior de notações quânticas é preenchida com elétrons:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Quantos elétrons existem no total? 118. E qual elemento corresponde a uma quantidade tão grande de elétrons em seu átomo? Para o gás nobre oganesón, Og.

Suponha que exista um elemento com um número quântico Z igual a 119. Então, sua configuração de valência eletrônica seria 8s 1 ; Mas qual seria sua configuração eletrônica completa?

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 8s 1

E qual seria a sua configuração eletrônica do kernel, a compacta? Está:

[Og] 8s 1

Observe a óbvia simplificação ou abreviação. No símbolo [Og], todos os 118 elétrons escritos acima são contados, de modo que esse elemento incerto possui 119 elétrons, dos quais apenas um é de Valência (ele estaria localizado abaixo dos franceses na tabela periódica).

Exemplos

Geral

Suponha agora que você deseja executar a abreviação progressivamente:

[He] 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Observe que 1s 2 foi substituído por [He]. O próximo gás nobre é o néon, que possui 10 elétrons. Sabendo disso, a abreviação continua:

[Ne] 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Depois siga o argônio, com 18 elétrons:

[Ar] 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Como o gás nobre a seguir é criptônio, a abreviação é avançada em outros 36 elétrons:

[Kr] 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

O xenônio tem 54 elétrons e, portanto, movemos a abreviação para o orbital 5p:

[Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Nesse ponto, note-se que a configuração eletrônica é sempre abreviada para o orbital np; isto é, gases nobres possuem esses orbitais cheios de elétrons. E finalmente o radônio segue, com 86 elétrons, então abreviamos para o orbital 6p:

[Rn] 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

Oxigênio

O oxigênio possui oito elétrons, sendo sua configuração eletrônica completa:

1s 2 2s 2 2p 4

A única abreviação que podemos usar é [He] para 1s 2 . Assim, sua configuração eletrônica do kernel se torna:

2s 2 2p 4

Potássio

O potássio possui dezenove elétrons, sendo sua configuração eletrônica completa:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Observe que podemos usar o símbolo [He] para abreviar essa configuração; assim como [Ne] e [Ar]. O último é o usado porque o argônio é o gás nobre que o precede mais próximo do potássio. Portanto, sua configuração eletrônica do kernel se parece com:

[Ar] 4s 1

Indiano

O indiano possui quarenta e nove elétrons, sendo sua configuração eletrônica completa:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1

Como o krypton é o gás nobre mais próximo que antecede o indiano, o símbolo [Kr] é usado para a abreviação e possui sua configuração eletrônica de kernel:

[Kr] 5s 2 4d 10 5p 1

Embora os orbitais 4d não pertençam formalmente ao núcleo do índio, seus elétrons não interferem (pelo menos em condições normais) em sua ligação metálica, mas os orbitais 5s e 5p.

Tungstênio

O tungstênio (ou tungstênio) possui 74 elétrons e sua configuração eletrônica completa é:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 4

Novamente, procuramos o gás nobre mais próximo antes dele. Quando apropriado, corresponde ao xenônio, que tem seus orbitais 5p completos. Então, substituímos a linha de notações quânticas pelo símbolo [Xe] e, finalmente, teremos sua configuração eletrônica do kernel:

[Xe] 6s 2 4f 14 5d 4

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica . (Quarta edição). Mc Graw Hill
  2. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry . (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  3. Pat Thayer (2016). Diagramas de configuração eletrônica. Recuperado de: chemistryapp.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 de dezembro de 2018). Definição de Núcleo de Gás Nobre. Recuperado de: thoughtco.com/
  5. Wikipedia (2019). Configuração eletrônica. Recuperado de: en.wikipedia.org

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