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A estrutura de um átomo é complexa e cheia de detalhes. Durante muitos anos, vários cientistas ao redor do mundo dedicaram parte de suas vidas para estudar a constituição de um átomo, criando modelos e teorias. Graças a isso, atualmente temos conhecimento sobre vários detalhes da constituição atômica:
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Um núcleo com prótons e nêutrons – proposto por Rutherford e Chadwick, respectivamente;
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Níveis de energia ou camadas eletrônicas – propostos por Bohr;
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Subníveis de energia (sub-regiões dos níveis de energia) - propostos por Sommerfeld;
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Orbitais atômicos (local de maior probabilidade de se encontrar um elétron) – propostos por Erwin Schröndinger.
As regiões em torno do núcleo (níveis, subníveis e orbitais) têm grande relevância, pois, por intermédio do conhecimento dessas áreas, foi possível conhecer o fenômeno da fluorescência, a fosforescência, a forma como ocorre uma ligação química e alguns comportamentos físicos da matéria (magnetismo).
Veja como as regiões do átomo estão organizadas:
█ Níveis
O átomo apresenta um total de sete níveis, representados pelas letras K, L, M, N, O, P, Q, cada um com uma quantidade específica de energia.
█ Subníveis
Cada nível apresenta uma quantidade específica de subníveis, que são representados apenas por quatro letras: s, p, d, f.
K – 1 subnível (s)
L – 2 subníveis (s, p)
M - 3 subníveis (s, p, d)
N - 4 subníveis (s, p, d, f)
O- 4 subníveis (s, p, d, f)
P - 3 subníveis (s, p, d)
Q - 2 subníveis (s, p)
█ Orbitais
Cada subnível apresenta uma quantidade diferente de orbitais:
s = 1 orbital
p = 3 orbitais
d = 5 orbitais
f = 7 orbitais
Observação: Em cada orbital, podemos encontrar, no máximo, dois elétrons. Assim, o número máximo de elétrons em um subnível é de:
s = 2 elétrons
p = 6 elétrons
d = 10 elétrons
f = 14 elétrons
Tendo conhecimento de todas essas informações, o químico norte-americano Linus Carl Pauling desenvolveu uma ferramenta para distribuir os elétrons de um átomo de forma mais prática no papel. Essa importante ferramenta foi denominada de diagrama de Linus Pauling. Nesse diagrama, temos a presença apenas de níveis e subníveis. Veja um esboço:
Os traços em rosa e alaranjado estabelecem uma ordem de energia que percorre todo o diagrama. Essa ordem inicia no traço que passa em 1s e segue um percurso diagonal até chegar a 7p. Cada traço diagonal seguinte indica subníveis de mais energia que os do traço anterior. Sempre o subnível mais abaixo da mesma linha diagonal tem mais energia que o anterior. Assim:
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2s tem mais energia que 1s (presentes em traços diagonais diferentes);
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4p tem mais energia que 3d (presentes no mesmo traço diagonal).
Para realizar a distribuição de elétrons por meio do diagrama de Pauling, é necessário possuir o número de elétrons de um átomo qualquer, seguir os traços diagonais e respeitar a quantidade máxima de elétrons em cada subnível. Veja alguns exemplos:
— Distribuição eletrônica a partir de Z = 20 (20 elétrons)
Distribuição eletrônica de um átomo com 20 elétrons
— Distribuição eletrônica a partir de Z = 59 (59 elétrons)
Distribuição eletrônica de um átomo com 59 elétrons
Com o diagrama de Linus Pauling, é possível desenvolver as seguintes tarefas:
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Distribuir todos os elétrons de um átomo;
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Prever as regiões de menor e maior energia do átomo (os elétrons distribuem-se no átomo de forma a ocupar áreas de menor energia sempre);
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Prever o número de níveis de um átomo a partir de seu número atômico (Z);
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Prever a classificação de qualquer átomo a partir de seu número atômico (Z).
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Estabelecer o número de ligações que o átomo deve realizar para atingir sua estabilidade.
¹ Créditos da imagem: Shutterstock / catwalker
Por Me. Diogo Lopes Dias
