Modelos atômicos atual

Distribuição Eletrônica :

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:

K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia	Camada	Número máximo de elétrons
1º	K	2
2º	L	8
3º	M	18
4º	N	32
5º	O	32
6º	P	18
7º	Q	2 (alguns autores admitem até 8)

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:

energia crescente
---------------------------------->

Subnível	s	p	d	f
Número máximo de elétrons	2	6	10	14

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Resumindo:

Nível	Camada	Nº máximo de elétrons	Subníveis conhecidos
1º	K	2	1s
2º	L	8	2s e 2p
3º	M	18	3s, 3p e 3d
4º	N	32	4s, 4p, 4d e 4f
5º	O	32	5s, 5p, 5d e 5f
6º	P	18	6s, 6p e 6d
7º	Q	2 (alguns autores admitem até 8)	7s 7p

Linus Carl Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na sequência das diagonais.

Acompanhe os exemplos de distribuição eletrônica:

1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.

Solução:

Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:

K - 1s² 
L - 2s² 2p⁶
M - 3s² 3p⁶ 3d⁵
N - 4s² 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s 7p

Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2

2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.

Solução:

K - 1s²
L - 2s² 2p⁶
M- 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 
N- 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f
O- 5s² 5p⁶ 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s 7p

Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8

Há alguns elementos químicos cuja distribuição eletrônica não “bate” com o diagrama de Pauling.

NÚMEROS QUÂNTICOS : 

Os números quânticos descrevem as energia  dos elétrons nos átomos e são de enorme relevância quando se trata de descrever a posição dos elétrons nos átomos.

Número quântico principal, n

O número quântico principal pode tomar como valor qualquer número inteiro positivo. Como o próprio nome o sugere, este número quântico é o mais importante, pois o seu valor define a massa do átomo de potássio ( e de outro átomo monoelectrónico de carga nuclear Z) por meio da equação:

onde m e e são a massa dos nêutrons e a carga do elétron ₀ é a permissividade do vácuo, e h é a constante de planck . Esta equação foi obtida como resultado da equação de schenaider e é desigual a uma das equações obtidas por Bohr, utilizando os seus postulados correctos.

Número quântico de momento angular, l

O número quântico de momento angular, ou azimutal, informa-nos sobre a forma das órbitas. Como o próprio nome indica, o valor de l define o momento angular do elétron, sendo que o aumento do seu valor implica o aumento correspondente do valor do momento angular. Deste modo, a energia cinética do elétron é associada ao movimento angular e esta dependente da energia total do elétron, pelo que é natural que os valores permitidos de l estejam associados ao número quântico principal. Para um dado valor de n, l pode ter como valores possíveis os números inteiros de 0 a (n − 1).

Número quântico magnético, m_l

O número quântico magnético especifica a orientação permitida para uma nuvem eletrônica no espaço, sendo que o número de orientações permitidas está diretamente relacionado à forma da nuvem (designada pelo valor de l). Dessa forma, este número quântico pode assumir valores inteiros de -l, passando por zero, até +l.

• l = 0 : corresponde ao subnível s, onde existe somente uma orientação (m_l = 0).

Subnível s: possui forma esférica e portanto apenas uma orientação.

• l = 1 : corresponde ao subnível p, onde existem três orientações permitidas, que surgem em decorrência dos três valores de m_l (+1, 0, -1). Os três orbitais p são denominados p_x, p_y e p_z e são orientados de acordo com os três eixos cartesianoss (x, y e z).

Subníveis p: três orientações possíveis, que coincidem com os três eixos cartesianos.

• l = 2 : corresponde ao subnível d onde existem cinco orientações permitidas, ou seja, cinco valores de m_l (-2, -1, 0, +1, +2). São designados por d_z² (orientação coincidente com o eixo z), d_x²_-y² (orientação coincidente com os eixos x e y, simultaneamente), d_xy(orientado entre os eixos x e y), d_yz (orientado entre os eixos y e z) e d_xz (orientado entre os eixos x e z).

Subníveis d: cinco orientações possíve

Número quântico de spin, m_s

O número quântico de spin indica a orientação do elétron ao redor do seu próprio eixo. Como existem apenas dois sentidos possíveis, este número quântico assume apenas os valores -1/2 e +1/2, indicando a probabilidade do 50% do elétron estar girando em um sentido ou no outro 
A tabela a seguir resume os significados de cada número quântico e os valores que eles podem assumir

nome	símbolo	significado do orbital	faixa de valores
número quântico principal		camada
número quântico azimutal		subnível
número quântico magnético		deslocamento de energia
número quântico de spin		spin

A tabela a seguir mostra a relação entre os números quânticos e os orbitais.

n	l	Orbital	ml	ms	Número de Combinações
1	0	1s	0	+1/2, -1/2	2
2	0	2s	0	+1/2, -1/2	2
2	1	2p	+1, 0, -1	+1/2, -1/2	6
3	0	3s	0	+1/2, -1/2	2
3	1	3p	+1, 0, -1	+1/2, -1/2	6
3	2	3d	+2, +1, 0, -1, -2	+1/2, -1/2	10
4	0	4s	0	+1/2, -1/2	2
4	1	4p	+1, 0, -1	+1/2, -1/2	6
4	2	4d	+2, +1, 0, -1, -2	+1/2, -1/2	10
4	3	4f	+3, +2, +1, 0, -1, -2, -3	+1/2, -1/2	14

Sendo o 3p menos energético que o 4s, o 3p No diagrama de Linus Pauling vem depois do 4s.