Configuração do kernel eletrônico: construção, exemplos - Ciência - 2023

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o configuração de elétron do kernel ou compacto é aquele cujas notações quânticas para o número de elétrons e seus subníveis de energia são abreviadas pelos símbolos de gás nobre entre colchetes. É muito útil na hora de 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 elétrons de valência e, portanto, não participam da ligação química, embora definam as propriedades do elemento. Falando metaforicamente, o kernel seria o interior da cebola, com suas camadas compostas por uma série de orbitais aumentando em energia.

A imagem acima mostra os símbolos químicos de quatro dos gases nobres entre colchetes e com cores diferentes: [He] (verde), [Ne] (vermelho), [Ar] (roxo) e [Kr] (azul).

Cada um de seus quadros pontilhados contém caixas que representam os orbitais. Quanto maiores são, maior é o número de elétrons que 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 notações.

Ordem de construção

Antes de usar as configurações de elétrons do kernel, é uma boa ideia revisar a ordem correta para construir ou escrever tais configurações. Isso é governado de acordo com a regra das diagonais ou diagrama de Moeller (chamado em algumas partes de método da chuva). Tendo 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 sequência de notações quânticas parece extenuante; e seria ainda mais se tivesse que ser escrito toda vez que a configuração eletrônica de qualquer elemento encontrado no período 5 em diante fosse representada. Observe também que a corda está vazia de elétrons; não há números nos ângulos superiores direitos (1s²2s²2 P⁶…).

Deve ser lembrado que os orbitais s pode "abrigar" dois elétrons (ns²) Orbitais p há três no total (veja as três caixas acima), então eles podem acomodar seis elétrons (np⁶) E finalmente, os orbitais d são cinco, e o F sete, tendo um total de dez (nd¹⁰) e quatorze (nf¹⁴) elétrons, respectivamente.

Abreviatura de configuração eletrônica

Tendo dito o acima, prosseguimos para preencher a linha anterior de notações quânticas com elétrons:

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Quantos elétrons existem ao todo? 118. E a que elemento corresponde um número tão grande de elétrons em seu átomo? Para o gás nobre oganeson, Og.

Suponha que haja um elemento com um número quântico Z igual a 119. Então sua configuração de elétron de valência seria 8s¹; mas qual seria sua configuração eletrônica completa?

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶8s¹

E qual seria a configuração do seu kernel eletrônico, o compacto? Está:

[Og] 8s¹

Observe a simplificação ou abreviação óbvia. No símbolo [Og] todos os 118 elétrons escritos acima são contados, então este elemento incerto tem 119 elétrons, dos quais apenas um é de valência (estaria localizado abaixo do frâncio na tabela periódica).

Exemplos

geral

Suponha agora que você deseja fazer a abreviatura progressivamente:

[He] 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Observe que 1s² substituído por [He]. O próximo gás nobre é o neon, que possui 10 elétrons. Sabendo disso, a abreviatura continua:

[Ne] 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Em seguida, o argônio segue, com 18 elétrons:

[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Como o próximo gás nobre é o criptônio, a abreviatura é avançada por outros 36 elétrons:

[Kr] 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

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

[Xe] 6s² 4f¹⁴ 5 d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

A essa altura, deve-se notar que a configuração eletrônica é sempre abreviada para orbital np; ou seja, os gases nobres têm esses orbitais preenchidos com elétrons. E finalmente vem o radônio, com 86 elétrons, então abreviamos para o orbital 6p:

[Rn] 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

Oxigênio

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

1s²2s²2 P⁴

A única abreviatura que podemos usar é [He] para 1s². Assim, sua configuração de kernel eletrônico torna-se:

[He] 2s²2 P⁴

Potássio

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

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Observe que podemos usar o símbolo [He] para abreviar esta configuração; bem como [Ne] e [Ar]. Este último é usado porque o argônio é o gás nobre que mais se aproxima do potássio. Portanto, a configuração do seu kernel eletrônico se parece com:

[Ar] 4s¹

indiano

O índio tem quarenta e nove elétrons, sendo sua configuração eletrônica completa:

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p¹

Como o criptônio é o gás nobre mais próximo que precede o índio, o símbolo [Kr] é usado para a abreviatura e temos sua configuração de elétron do kernel:

[Kr] 5s² 4d¹⁰ 5 p¹

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

Tungstênio

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

1s² 2s² 2 P⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5 p⁶ 6s²4f¹⁴ 5 d⁴

Novamente, procuramos o gás nobre mais próximo que o precede. No seu caso, corresponde ao xenônio, que tem orbitais 5p completos. Assim, substituímos a sequência de notações quânticas pelo símbolo [Xe] e, finalmente, teremos sua configuração eletrônica do kernel:

[Xe] 6s²4f¹⁴ 5 d⁴

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Pat Thayer. (2016). Diagramas de configuração de elétrons. Recuperado de: chemicalapp.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 de dezembro de 2018). Definição do núcleo de gás nobre. Recuperado de: thinkingco.com/
Wikipedia. (2019). Configuração eletronica. Recuperado de: es.wikipedia.org