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Configuração eletrônica do átomo

É a forma como seus elétrons se distribuem ao redor do núcleo; distribuição que se reflete em diferenças de energia. A energia de um elétron é definida pelos chamados números quânticos, que têm origem na Química Quântica de Schöedinger. O número quântico n, ou número quântico principal, define a maior parte da energia de um elétron, relativa à sua proximidade do núcleo. O conjunto de elétrons que se encontram à mesma distância do núcleo é chamado de nível (n); a cada conjunto, ou nível, são atribuídos valores inteiros. O número quântico I, ou secundário, indica as pequenas diferenças de energia entre elétrons de mesmo nível e pode ter valores inteiros (de 0, 1, 2 até n - 1). As pequenas diferenças de energia são atribuídas às formas que um orbital assume. Os elétrons com o mesmo n e I formam um subnível. Há mais dois números quânticos: o magnético, m, que pode assumir os valores inteiros negativos ou positivos (-l ou + l) e indica a orientação do orbital no espaço, e o spin (s), com valor +1/2 ou -1/2, que se refere ao sentido de rotação do elétron em torno de si mesmo. A configuração eletrônica revela os elétrons de maior energia de um átomo, que, junto com os elétrons do último nível, são os responsáveis por suas propriedades.
 
  n    l    m    s  Número de elétrons no subnívelNúmero de elétrons no nível
100±½22
2
0
 
1
 
0
-1
0
+2
±½
±½
±½
±½
2
 
6
 
8
3
0
 
1
 
 
 
2
 
 
0
-1
0
+1
-2
-1
0
+1
-2
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
2
 
6
 
 
 
10
 
 
18
4
0
 
1
 
 
 
2
 
 
 
 
 
3
 
 
 
0
-1
0
+1
-2
-1
0
+1
-2
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
±½
2
 
6
 
 
 
10
 
 
 
 
 
14
 
 
 
32

Notação

A configuração eletrônica é expressa por uma combinação de números e letras que indica os níveis, subníveis e o número de elétrons existentes em cada subnível. Para identificar o nível, usa-se um número correspondente ao número quântico principal n. O subnível é expresso por letras: s, p, d ou f, que correspondem, respectivamente, aos valores 0, 1, 2 e 3 do número quântico secundário I. A letra que expressa cada subnível recebe um expoente numérico que indica quantos elétrons existem no subnível. A notação da configuração eletrônica no estado fundamental do cloro, por exemplo, que tem 17 elétrons é: {Cl} = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5. As chaves { } simbolizam a configuração eletrônica.
Estado fundamental de um átomo é aquele em que todos os elétrons apresentam a mínima energia possível.
 
Ordem de energias
A energia do primeiro nível, que reúne os elétrons mais próximos ao núcleo, é inferior à energia de todos os subníveis do segundo nível. Por sua vez, a energia do segundo nível é inferior à de todos os subníveis do terceiro nível. A diferença entre a energia média de dois níveis sucessivos vai decrescendo à medida que cresce sua distância do núcleo, e, simultaneamente, vai crescendo a quantidade de subníveis. A partir do terceiro nível, há um solapamento de energias, ou seja, o subnível de menor energia do quarto nível (4s) tem uma energia inferior ao subnível de maior energia do terceiro nível (3d). Esse fenômeno repete-se em níveis superiores: no sexto nível, o subnível 6s tem energia inferior ao 4f do quarto nível.
 
Diagramas de energia

Existem gráficos que indicam a ordem dos orbitais segundo sua energia. Nesse diagrama, a menor energia corresponde ao subnível 1s. Partindo desse subnível e seguindo a linha contínua no sentido da flecha temos todos os subníveis em ordem crescente de energia.
 
Representação dos orbitais 1s, para n = 1 e 2s 2p, para n = 2. Em cada um deles cabem, no máximo, dois elétrons. Como há três orbitais do tipo p, dizemos que o nível p acomoda seis elétrons, dois em cada orbital
 


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