CONFIGURAÇÃO DO KERNEL ELETRÔNICO: CONSTRUÇÃO, EXEMPLOS - QUÍMICA

A configuração eletrônica compacta ou kernel é aquela 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 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.

Configurações eletrônicas abreviadas com os símbolos de gases nobres. Fonte: Gabriel Bolívar.

A imagem acima mostra os símbolos químicos para quatro dos gases nobres entre parênteses e em cores diferentes: (verde), (vermelho), (roxo) e (azul).

Cada um de seus quadros pontilhados contém caixas que representam os orbitais. Quanto maiores forem, maior será 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 eletrônicas do kernel, é aconselhável revisar a ordem correta para construir ou escrever essas 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 (1s ² 2s ² 2p ⁶ …).

Deve-se lembrar que os orbitais s podem "abrigar" dois elétrons (ns ²). Os orbitais p são três no total (veja as três caixas acima), então eles podem acomodar seis elétrons (np ⁶). E, finalmente, os orbitais d são cinco ef são sete, tendo um total de dez (nd ¹⁰) e quatorze (nf ¹⁴) elétrons, respectivamente.

Abreviatura de configuração eletrônica

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

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

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 eletrônica de valência seria 8s ¹; mas qual seria sua configuração eletrônica completa?

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 8s ¹

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

8s ¹

Observe a simplificação ou abreviação óbvia. No símbolo são contados todos os 118 elétrons escritos acima, de modo que 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:

2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Observe que 1s ² foi substituído por. O próximo gás nobre é o neon, que possui 10 elétrons. Sabendo disso, a abreviatura continua:

3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Em seguida, o argônio segue, com 18 elétrons:

4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

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

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

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

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Você já deve ter notado que a configuração do elétron 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:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Oxigênio

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

1s ² 2s ² 2p ⁴

A única abreviatura que podemos usar é 1s ². Assim, sua configuração de kernel eletrônico torna-se:

2s ² 2p ⁴

Potássio

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

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

Observe que podemos usar o símbolo para abreviar essa configuração; bem como e. Este último é o usado porque o argônio é o gás nobre que mais se aproxima do potássio. Portanto, a configuração da eletrônica do kernel se parece com:

4s ¹

indiano

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

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

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

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

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) tem 74 elétrons e sua configuração eletrônica completa é:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

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

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

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

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