O Princípio de Aufbau é um conceito fundamental da química que descreve a maneira como os elétrons são distribuídos nos orbitais atômicos de um átomo. De acordo com esse princípio, os elétrons ocupam os orbitais de menor energia disponível antes de ocuparem os de maior energia. Isso significa que os elétrons são adicionados aos subníveis atômicos em ordem crescente de energia, seguindo uma sequência específica. Neste artigo, exploraremos em detalhes o Princípio de Aufbau, fornecendo explicações e exemplos para facilitar a compreensão desse importante conceito da química.
Entendendo o princípio da construção: conceito fundamental para o desenvolvimento de projetos arquitetônicos.
O Princípio de Aufbau é um conceito fundamental na arquitetura, que se refere à forma como um projeto é construído, desde a sua concepção até a sua execução final. Este princípio baseia-se na ideia de que a estrutura de um edifício deve ser pensada de forma lógica e progressiva, seguindo uma ordem específica para garantir a sua solidez e funcionalidade.
Para entender melhor o Princípio de Aufbau, é importante considerar a sequência de etapas que compõem o processo de construção de um projeto arquitetônico. Primeiramente, é necessário realizar um estudo detalhado do terreno e das necessidades do cliente, a fim de definir as diretrizes gerais do projeto. Em seguida, são elaborados os esboços iniciais, que servirão de base para o desenvolvimento do projeto em si.
Uma vez definidos os conceitos básicos do projeto, passa-se à fase de desenvolvimento do projeto arquitetônico propriamente dito. Nesta etapa, são considerados aspectos como a distribuição dos espaços, a escolha dos materiais e a integração do edifício com o seu entorno. É importante ressaltar que, ao seguir o Princípio de Aufbau, é possível garantir que todas as partes do projeto estejam interligadas de forma harmoniosa e eficiente.
Por fim, após a aprovação do projeto e a obtenção das licenças necessárias, inicia-se a fase de execução da obra. Neste momento, é fundamental que todos os detalhes previamente planejados sejam seguidos à risca, a fim de garantir a qualidade e a segurança da construção. É importante lembrar que o Princípio de Aufbau não se limita apenas à fase de concepção do projeto, mas deve ser seguido durante todo o processo de construção.
Em suma, o Princípio de Aufbau é essencial para o desenvolvimento de projetos arquitetônicos bem-sucedidos, pois garante uma abordagem sistemática e organizada desde a fase inicial até a conclusão da obra. Ao seguir este princípio, os arquitetos podem criar edifícios que atendam às necessidades dos usuários, ao mesmo tempo em que são esteticamente agradáveis e duráveis.
Princípio utilizado para determinar distribuição eletrônica em um átomo: Qual é?
O Princípio de Aufbau é uma regra fundamental da química que é utilizada para determinar a distribuição eletrônica em um átomo. Segundo esse princípio, os elétrons ocupam os orbitais mais baixos de energia disponíveis antes de ocuparem os orbitais de energia mais alta. Em outras palavras, os elétrons são adicionados aos orbitais de um átomo um por um, de acordo com a ordem crescente de energia.
Para determinar a distribuição eletrônica de um átomo, é necessário seguir a ordem de preenchimento dos subníveis de energia: s, p, d, f. Por exemplo, o átomo de carbono possui 6 elétrons, que são distribuídos nos orbitais 1s2 2s2 2p2, seguindo a ordem de preenchimento dos subníveis de energia.
O Princípio de Aufbau é essencial para compreender a estrutura dos átomos e a formação dos elementos na Tabela Periódica. Ao seguir essa regra, é possível determinar a distribuição eletrônica de qualquer átomo de forma sistemática e organizada.
Quantos elétrons cabem em cada um dos 4 subníveis de energia?
O Princípio de Aufbau é um conceito fundamental na química que explica como os elétrons são distribuídos nos subníveis de energia dos átomos. Existem 4 subníveis de energia: s, p, d e f. Cada um desses subníveis pode conter um número máximo de elétrons.
No subnível s, cabem até 2 elétrons. Já no subnível p, cabem até 6 elétrons. No subnível d, cabem até 10 elétrons. E no subnível f, cabem até 14 elétrons.
O Princípio de Aufbau afirma que os elétrons ocupam os subníveis de energia mais baixos primeiro, seguindo a ordem crescente de energia. Por exemplo, um átomo de carbono (Z=6) tem uma configuração eletrônica de 1s2 2s2 2p2, onde os elétrons ocupam os subníveis s e p de menor energia antes de preencher subníveis de energia mais alta.
Em resumo, o Princípio de Aufbau é essencial para entender como os elétrons são distribuídos nos subníveis de energia dos átomos, seguindo uma ordem específica e limites de ocupação para cada subnível.
Aplicações do diagrama de Pauling em química e física de materiais.
O diagrama de Pauling é uma ferramenta importante na química e física de materiais, sendo utilizado para prever e compreender as propriedades dos materiais com base na estrutura ele eletrônica dos átomos. Este diagrama foi desenvolvido por Linus Pauling e ajuda a entender a ligação química nos materiais, bem como as propriedades magnéticas, ópticas e eletrônicas.
Uma das aplicações do diagrama de Pauling é na previsão da estrutura cristalina de materiais. Através da distribuição dos elétrons nos orbitais atômicos, é possível prever como os átomos irão se arranjar na estrutura cristalina. Isso é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades específicas, como supercondutores ou materiais ferromagnéticos.
Além disso, o diagrama de Pauling também é utilizado para explicar a formação de compostos químicos e as propriedades dos materiais resultantes. Ele ajuda a prever a estabilidade dos compostos e a entender como as ligações químicas influenciam nas propriedades dos materiais. Isso é essencial para a síntese de novos materiais com aplicações em diversas áreas, como a indústria, medicina e eletrônica.
Em resumo, o diagrama de Pauling é uma ferramenta poderosa na química e física de materiais, sendo fundamental para a compreensão e desenvolvimento de novos materiais com propriedades específicas. Seu uso permite prever a estrutura cristalina, explicar a formação de compostos químicos e entender as propriedades dos materiais, contribuindo para avanços significativos nessas áreas.
Princípio de Aufbau: Conceito e Explicação, Exemplos
O princípio de Aufbau consiste em um guia útil para prever teoricamente a configuração eletrônica de um elemento. A palavra aufbau refere-se ao verbo alemão “build”. As regras ditadas por esse princípio visam “ajudar a construir o átomo”.
Ao falar sobre a construção atômica hipotética, refere-se exclusivamente aos elétrons, que, por sua vez, andam de mãos dadas com o crescente número de prótons. Os prótons definem o número atômico Z de um elemento químico e, para cada um adicionado ao núcleo, um elétron é adicionado para compensar esse aumento na carga positiva.
Embora pareça que os prótons não sigam uma ordem estabelecida para entrar no núcleo do átomo, os elétrons seguem uma série de condições, de modo que primeiro ocupam as regiões do átomo de energia mais baixa, especificamente aquelas onde a probabilidade de encontrá-los no espaço É mais velho: os orbitais.
O princípio de Aufbau, juntamente com outras regras de preenchimento eletrônico (o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund), ajuda a estabelecer a ordem na qual os elétrons devem ser adicionados à nuvem eletrônica; dessa maneira, é possível atribuir uma configuração eletrônica de um elemento químico específico.
Conceito e explicação
Se o átomo fosse considerado uma cebola, seria encontrada uma quantidade finita de camadas, determinada pelo número quântico principal n.
Além deles, dentro delas, estão as sub-camadas, cujas formas dependem dos números quânticos azimutal e magnético m.
Os orbitais são identificados pelos três primeiros números quânticos, enquanto o quarto, o dos spin s, termina indicando em qual orbital o elétron estará localizado. É nessas regiões do átomo que os elétrons giram, das camadas mais interna para a mais externa: a camada de valência, a mais energética de todas.
Assim, em que ordem os elétrons devem preencher os orbitais? De acordo com o princípio de Aufbau, eles devem ser atribuídos com base no valor crescente (n + l).
Além disso, dentro das sub-camadas (n + l), os elétrons devem ocupar a sub-camada com o menor valor de energia; Em outras palavras, eles ocupam o menor valor de n.
Seguindo essas regras de construção, Madelung desenvolveu um método visual que consiste em desenhar setas diagonais, que ajudam a construir a configuração eletrônica de um átomo. Em algumas esferas educacionais, esse método também é conhecido como método da chuva.
Camadas e subcamadas
A primeira imagem ilustra um método gráfico para obter configurações eletrônicas, enquanto a segunda imagem é o respectivo método Madelung. As camadas mais energéticas estão localizadas na parte superior e as menos energéticas estão na direção descendente.
Da esquerda para a direita, as subcamadas s, p, def dos respectivos níveis principais de energia são “transitadas”. Como calcular o valor de (n + l) para cada etapa marcada pelas setas diagonais? Por exemplo, para o orbital 1s, esse cálculo é igual a (1 + 0 = 1), para o orbital 2s (2 + 0 = 2) e para o orbital 3p (3 + 1 = 4).
O resultado desses cálculos causa a construção da imagem. Portanto, se não estiver disponível, basta determinar (n + l) para cada orbital, começando a encher os orbitais com os elétrons dos quais ele tem o menor valor de (n + l) até o valor máximo.
No entanto, o uso do método Madelung facilita muito a construção da configuração eletrônica e a torna uma atividade divertida para quem está aprendendo a tabela periódica.
Princípio de exclusão de Pauli e regra de Hund
O método Madelung não indica os orbitais das subcamadas. Levando-os em consideração, o princípio de exclusão de Pauli afirma que nenhum elétron pode ter os mesmos números quânticos que outro; Ou o que é o mesmo: um par de elétrons não pode ter rotações positivas ou negativas.
Isso significa que seu número quântico de giros não pode ser o mesmo e, portanto, deve corresponder a seus giros ao ocupar o mesmo orbital.
Por outro lado, o preenchimento dos orbitais deve ser feito de maneira a degenerar em energia (regra de Hund). Isso é conseguido mantendo todos os elétrons orbitais ausentes, até que seja estritamente necessário emparelhar um par deles (como é o caso do oxigênio).
Exemplos
Os exemplos a seguir resumem todo o conceito do princípio de Aufbau.
Carbono
Para determinar sua configuração eletrônica, o número atômico Z deve primeiro ser conhecido e, portanto, o número de elétrons. O carbono tem Z = 6, então você deve localizar seus 6 elétrons nos orbitais usando o método Madelung:
As setas correspondem aos elétrons. Depois de encher os orbitais 1s e 2s, cada um com dois elétrons, os orbitais 2p por diferença recebem os dois elétrons restantes. A regra de Hund é assim manifestada: dois orbitais degenerados e um vazio.
Oxigênio
O oxigênio tem Z = 8, por isso tem dois elétrons adicionais, ao contrário do carbono. Um desses elétrons deve ser colocado no orbital 2p vazio e o outro emparelhado para formar o primeiro par, com a seta apontando para baixo. Consequentemente, o princípio de exclusão de Pauli se manifesta aqui.
Cálcio
O cálcio tem 20 elétrons e também continua a encher os orbitais com o mesmo método. A ordem de preenchimento é a seguinte: 1s-2s-2p-3s-3p-4s.
Pode-se notar que, em vez de encher o orbital 3d primeiro, os elétrons ocupam os 4s. Isso ocorre antes de abrir caminho para metais de transição, elementos que preenchem a camada interna 3d.
Limitações do princípio de Aufbau
O princípio de Aufbau falha em prever as configurações eletrônicas de muitos metais de transição e elementos de terras raras (lantanídeos e actinídeos).
Isso ocorre porque as diferenças de energia entre os orbitais ns e (n-1) d são baixas. Devido a razões apoiadas pela mecânica quântica, os elétrons podem preferir degenerar orbitais (n-1) d com o custo de desaparecer ou expulsar elétrons dos orbitais ns.
Um exemplo famoso é o caso do cobre. Sua configuração eletrônica prevista pelo princípio de Aufbau é 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 , quando foi provado experimentalmente ser 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 .
No primeiro, falta um elétron solitário em um orbital 3d, enquanto no segundo todos os elétrons dos orbitais 3d são pareados.
Referências
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 de junho de 2017). Definição do Princípio Aufbau. Retirado de: thoughtco.com
- N. De Leon. (2001) O princípio de Aufbau. Retirado de: iun.edu
- Química 301. Princípio de Aufbau. Retirado de: ch301.cm.utexas.edu
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- Whitten, Davis, Peck e Stanley. Química (8a ed.). CENGAGE Learning, p. 199-203.
- Goodphy (27 de julho de 2016). Esquema de Madelung. [Figura]. Retirado de: commons.wikimedia.org