Distribuição Eletrônica de Pauling e as suas Exceções

POR Pedro Coelho

Publicado: quinta-feira, 18 de julho de 2013

Compartilhe :

Um grande problema para os químicos era construir uma teoria consistente que explicasse como os elétrons se distribuíam ao redor dos átomos, dando-lhes as características de reação observadas em nível macroscópico.

A teoria mais aceita até o momento para a distribuição eletrônica foi proposta pelo cientista norte-americano Linus Pauling. Nessa proposta, Pauling criou um dispositivo prático que possibilita distribuir os elétrons em ordem crescente de energia dos níveis e subníveis, o famoso diagrama de Pauling.

Diagrama de Pauling

Entendendo a proposta de Pauling

Para entender a proposta de Pauling, é preciso antes dar uma revisada no conceito de camadas eletrônicas, o princípio que rege a distribuição dos elétrons em torno do átomo em sete camadas, identificadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

Camadas eletrônicas em torno do átomo

Segundo esse conceito, os elétrons estão distribuídos em 7 camadas (K,L,M,N,O,P e Q) ao redor do núcleo, cada camada constitui um nível energético (1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º) e, a medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta se a energia dos elétrons nessas camadas. Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Níveis	Camadas	Número máximo de elétrons
1º	K	2
2º	L	8
3º	M	18
4º	N	32
5º	O	32
6º	P	18
7º	Q	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:

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 1º nível 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.

Aplicando o conceito

1 – Hélio (He), Número atômico =2

1s² logo K =2

2 – Cloro (Cl), Número atômico= 17

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

logo K = 2 L = 8, M= 7

Observação: Número atômico = K+L +M

3-Rênio (Re) – Número atômico = 75

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁵

Logo: K=2, L =8, M=18, N =32, O=13, P = 2

Observação: Número atômico = K + L + M + N + O + P

4-Mercúrio (Hg) – Número atômico = 80

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

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 18, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

5-Chumbo (Pb) – Número atômico = 82

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p²

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 18, P = 4

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

6-Cálcio (Ca) – Número atômico = 20

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

Logo: K = 2, L = 8, M = 8, N = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N

7-Potássio (K) – Número atômico = 19

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 8, N = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N

8-Carbono (C) – Número atômico = 6

1s² 2s² 2p²

Logo: K = 2, L = 4

Observação: Número atômico = K +L

9- Ferro II (Fe²⁺) – Número atômico = 26

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Logo: K = 2, L = 8, M = 14, N = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N

No entanto, o Ferro II perdeu 2 elétrons de sua quarta camada

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶

Logo: K = 2, L = 8, M = 14

Observação: Número atômico = K +L + M

10- Oxigênio (O) – Número atômico = 8

1s² 2s² 2p⁴

Logo: K = 2, L = 6

Observação: Número atômico = K +L

11-Enxofre (S) – Número atômico = 16

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

Logo: K = 2, L = 8, M = 6

Observação: Número atômico = K +L + M

12-Níquel (Ni) – Número atômico = 28

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 16, N = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N

Exceções ao diagrama de Pauling

Nas minhas pesquisas, eu vi que existem 20 compostos que não seguem perfeitamente a distribuição de Pauling, como por exemplo, ouro, urânio, prata, cobre, cromo, platina, molibdênio e parte dos elementos da série dos lantanídeos e actinídeos. 

Dentre essas exceções estão:   

13- Cromo (Cr) – Número atômico = 24

Pelo diagrama de Pauling a distribuição eletrônica seria assim:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁴

Logo k=2,L =8,M=12,N =2,

Mas na realidade, o cromo só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵

Logo k=2,L =8,M=13,N =1,

14-Cobre (Cu) – Número atômico = 29

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹

Logo: K = 2, L = 8, M = 17, N = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N

Mas na realidade, o cobre só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N

15-Nióbio (Nb) – Número atômico = 41

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁴

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 11, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No entanto, o nióbio só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁴

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 12, O = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O


16-Molibdênio (Mo) – Número atômico = 42

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁴

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 12, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No entanto, o molibdênio só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁵

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 13, O = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

17-Tecnécio (TC) – Número atômico =  43

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁵

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 13, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No entanto, o tecnécio só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁶

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 14, O = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

18-Rutênio (Ru) – Número atômico =  44

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁶

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 14, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No entanto, o rutênio só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁷

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 15, O = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

19-Ródio (Rh) – Número atômico =  45 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁷

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 15, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No entanto, o ródio só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 16, O = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

20-Paládio (Pd) – Número atômico =  46 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 16, O = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

No caso do paládio, os orbitais d completos são mais estáveis do que os parcialmente preenchidos. Em níveis de energia mais altos, diz-se que os níveis estão degenerados, o que significa que eles têm energias muito próximas e, então, os elétrons podem saltar de um orbital para outro facilmente, logo a distribuição eletrônica correta para o paládio é:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s⁰4d¹⁰

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 18, O = 0

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O

21-Prata (Ag) – Número atômico = 47

Pelo diagrama de Pauling a distribuição eletrônica seria assim:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d⁹

Logo k=2,L =8,M=18,N =17,O=2

Mas na realidade, a prata só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰

Logo k=2,L =8,M=18,N =18,O=1

22-Lantânio (La) – Número atômico =  57 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 19, O = 8, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

No entanto, o lantânio tem um elétron a mais na camada O e um a menos na camada N. 

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰ 5p⁶6s²5d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 18, O = 9, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

23-Gadolínio (Gd) – Número atômico =  64  

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 26, O = 8, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

No caso do Gadolínio, a adição de seu último elétron não ocorre na camada 4f⁷ que é mais estável, mas ocorre em um orbital 5d de energia um pouco mais alta, logo a sua configuração eletrônica é:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰ 5p⁶6s²4f⁷5d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 25, O = 9, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

24-Platina (Pt) – Número atômico = 78

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 16, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

No entanto, a Platina só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰ 5p⁶6s¹4f¹⁴5d⁹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 17, P = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

25-Ouro (Au) – Número atômico = 79

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 17, P = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

No entanto, o Ouro só possui um elétron na sua ultima camada.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d¹⁰

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 18, P = 1

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P

26-Actínio (Ac) – Número atômico = 89

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 19, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Actínio tem um elétron a mais na camada P e um a menos na camada O.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 18, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

27-Tório (Th) – Número atômico =  90

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f²

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 20, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Tório tem dois elétrons a mais na camada P e dois a menos na camada O.

 
Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²6d²

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 18, P = 10, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

28-Protactínio (Pa) – Número atômico = 91

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f³

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 21, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Protactínio tem um elétron a mais na camada P e um a menos na camada O. 

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f²6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 20, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

29-Urânio (U) – Número atômico = 92

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f⁴

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 22, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Urânio tem um elétron a menos na camada O e um a mais na camada P.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f³6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 21, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

30-Neptúnio (Np) – Número atômico =  93

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f⁵

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 23, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Neptúnio tem um elétron a mais na camada P e um a menos na camada O.

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁴6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 22, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

31-Cúrio (Cm) – Número atômico = 96

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f⁸

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 26, P = 8, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Cúrio tem um elétron a mais na camada P e um a menos na camada O. 

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f⁷6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 25, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

32-Laurêncio (Lr) – Número atômico =  103

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O =32, P = 9, Q = 2

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

No entanto, o Laurêncio tem um elétron a mais na camada Q e um a menos na camada P. 

Sendo a distribuição eletrônica correta:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴7p¹

Logo: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 32, P = 8, Q = 3

Observação: Número atômico = K +L + M + N + O + P + Q

Referências

• http://www.brasilescola.com/quimica/distribuicao-eletronica-de-eletrons.htm (Acessado em 10/07/2013 as 12:24)
• http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/distribuicao-eletronica-linus-pauling-e-as-camadas-eletronicas-do-atomo.htm (Acessado em 10/07/2013 as 12:43)
• http://www.infoescola.com/quimica/diagrama-de-pauling/ (Acessado em 10/07/2013 as 12:57)
• http://www.vestibulandoweb.com.br/quimica/teoria/distribuicao-eletronica.asp (Acessado em 10/07/2013 as 13:10)
• Química Geral Volume 1,Ricardo Feltre ,6º edição,2004 Editora moderna
• Química Inorgânica, Professor Rodrigo, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2009.
• http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/cromo/ (acessado em 07/01/2015 as 22:11)
• http://www.colegioweb.com.br/trabalhos-escolares/quimica/estrutura-do-atomo/excecoes-ao-diagrama-de-linus-pauling.html (acessado em 07/01/2015 as 22:14)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)