Calculadora de configuração eletrônica

Resultados

Como usar a calculadora de configuração eletrônica

1. 1. Escolha o elemento. Digite um símbolo (Fe), um nome (ferro) ou um número atômico (26). Maiúsculas e minúsculas não fazem diferença.
2. 2. Adicione uma carga para um íon. Escreva-a depois do símbolo, como em Fe3+, Cl- ou O2-, ou use a caixa de carga separada.
3. 3. Leia as configurações. As formas completa e com gás nobre são mostradas com expoentes reais, junto com a contagem de elétrons, os elétrons desemparelhados, o magnetismo e a camada externa. Marque as opções para escrever as subcamadas na ordem de preenchimento ou para mostrar apenas a parte externa do diagrama.
4. 4. Leia o diagrama de orbitais. Cada caixa é um orbital, com setas para os elétrons, preenchido pela regra de Hund. Átomos com elétrons desemparelhados são paramagnéticos; os que não têm nenhum são diamagnéticos.

As regras de preenchimento

Três princípios descrevem como os elétrons ocupam os orbitais. O princípio de Aufbau diz que os elétrons preenchem a subcamada de menor energia disponível. O princípio de exclusão de Pauli diz que um orbital comporta no máximo dois elétrons, com spins opostos. A regra de Hund diz que os elétrons ocupam os orbitais de uma subcamada um de cada vez, com spins paralelos, antes que algum orbital receba um segundo elétron.

A regra de Madelung dá a ordem usual: as subcamadas são preenchidas por n + l crescente e, quando n + l empata, por n menor. Isso produz a sequência familiar abaixo. Uma subcamada comporta 2 (s), 6 (p), 10 (d) ou 14 (f) elétrons.

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

s 2, p 6, d 10, f 14

Exemplo prático: ferro e seus íons

O ferro tem 26 elétrons. Preenchendo na ordem, obtemos 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶, que se escreve por camada como 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². Substituindo o cerne de argônio 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ por [Ar], obtemos a forma com gás nobre [Ar] 3d⁶ 4s². Na subcamada 3d, cinco orbitais recebem um elétron cada e um deles é então emparelhado, deixando 4 elétrons desemparelhados; por isso o ferro é paramagnético. Sua camada externa é n = 4, com 2 elétrons.

Cátions perdem elétrons primeiro da camada mais externa, então Fe²⁺ é [Ar] 3d⁶ e Fe³⁺ é [Ar] 3d⁵, uma subcamada d semipreenchida com 5 elétrons desemparelhados. Isso é o inverso da ordem de preenchimento, em que 4s é preenchida antes de 3d, porque, quando os elétrons 3d estão presentes, o nível 4s é o mais alto.

Exceções à ordem de preenchimento

Para estes vinte elementos, o estado fundamental medido difere do que a regra de Madelung prevê. A calculadora obtém cada configuração neutra da tabela de níveis fundamentais do NIST, então as acerta; a tabela lista a previsão ao lado da medição.

No cromo e no cobre, os níveis 3d e 4s estão tão próximos que uma subcamada d semipreenchida ou preenchida vence. O paládio não tem nenhum elétron 5s. Os casos dos lantanídeos e dos actinídeos vêm de 4f e 5d (ou 5f e 6d) terem energias quase iguais. Nada disso é uma regra que se possa prever apenas pela tabela de orbitais, por isso os dados vêm da medição.

Perguntas frequentes

Como se escreve a configuração eletrônica de um elemento?

Encontre o número de elétrons (o número atômico, para um átomo neutro) e preencha as subcamadas na ordem 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d e assim por diante, até a capacidade de cada subcamada. Por exemplo, o enxofre, com 16 elétrons, é 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. Confira a tabela de exceções antes de confiar no padrão para metais de transição.

Qual é a abreviação com gás nobre de uma configuração eletrônica?

Ela substitui os elétrons internos pelo símbolo do gás nobre anterior, entre colchetes. O enxofre vira [Ne] 3s² 3p⁴ e o ferro vira [Ar] 3d⁶ 4s². A parte entre colchetes precisa ser uma configuração completa de gás nobre, então a calculadora escolhe a maior que se encaixa.

Por que os metais de transição perdem elétrons 4s antes de 3d?

Quando a subcamada 3d já tem elétrons, ela fica com energia menor que a 4s, então os elétrons 4s são os mais externos e os mais fáceis de remover. É por isso que Fe²⁺ é [Ar] 3d⁶, e não [Ar] 3d⁴ 4s².

Por que o cromo e o cobre são exceções?

Suas subcamadas 3d e 4s estão tão próximas em energia que uma subcamada d semipreenchida (Cr, 3d⁵ 4s¹) ou totalmente preenchida (Cu, 3d¹⁰ 4s¹) é um pouco mais estável que o arranjo previsto. O mesmo efeito produz as exceções nas séries 4d, 5d, dos lantanídeos e dos actinídeos.

O que é a regra de Hund?

Os elétrons ocupam os orbitais de uma subcamada individualmente, com spins paralelos, antes que algum orbital fique com dois elétrons. É por isso que os três elétrons 2p do nitrogênio ocupam três orbitais diferentes, dando 3 elétrons desemparelhados, e por que o diagrama de orbitais mostra setas simples antes dos pares.

Como os elétrons desemparelhados se relacionam com o magnetismo?

Um átomo ou íon com um ou mais elétrons desemparelhados é paramagnético, ou seja, é atraído por um campo magnético. Um com todos os elétrons emparelhados é diamagnético e é levemente repelido. Fe³⁺, com 5 elétrons desemparelhados, é fortemente paramagnético; Zn²⁺, [Ar] 3d¹⁰, é diamagnético.

Qual é a configuração eletrônica de um ânion?

Adicione os elétrons extras à próxima subcamada na ordem de preenchimento. O cloreto, Cl⁻, tem 18 elétrons, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, igual ao argônio, por isso é escrito [Ar]. O óxido, O²⁻, é [Ne].