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1.3 : Configurações eletrônicas

Configurações eletrônicas e diagramas orbitais podem ser determinados aplicando o princípio de Aufbau (cada elétron adicionado ocupa o subnível de menor energia disponível), o princípio de exclusão de Pauli (nenhum elétron pode ter o mesmo conjunto de quatro números quânticos) e a regra de multiplicidade máxima de Hund (sempre que possível, os elétrons retêm spins desemparelhados em orbitais degenerados).

As energias relativas dos subníveis determinam a ordem em que os orbitais atômicos são preenchidos (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p e assim por diante). Para várias camadas e subníveis, a tendência do poder de penetração de um elétron pode ser representada da seguinte forma:

1s > 2s > 2p > 3s > 3p > 4s > 3d > 4p > 5s > 4d > 5p > 6s > 4f...

O efeito de blindagem e penetração orbital é grande, e um elétron 4s pode ter energia menor que um elétron 3d.

Os elétrons nos orbitais mais externos, chamados elétrons de valência, são responsáveis ​​pela maior parte do comportamento químico dos elementos. Na tabela periódica, elementos com configurações de elétrons de valência análogas geralmente ocorrem dentro do mesmo grupo.

Existem algumas exceções à ordem de preenchimento prevista, particularmente quando orbitais preenchidos pela metade ou completamente preenchidos podem ser formados. No caso do Cr e do Cu, os subníveis preenchidos meio-cheios e completamente preenchidos aparentemente representam condições de estabilidade preferidas. Essa estabilidade é tal que o elétron se desloca do orbital 4s para o orbital 3d para ganhar a estabilidade extra de um subnível 3d preenchido até a metade (em Cr) ou um subnível 3d completamente preenchido (em Cu). Outras exceções também ocorrem. Por exemplo, prevê-se que o nióbio (Nb, número atômico 41) tenha a configuração eletrônica [Kr]5s24d3. No entanto, experimentalmente, sua configuração eletrônica no estado fundamental é, na verdade, [Kr]5s14d4. Podemos racionalizar essa observação dizendo que as repulsões elétron-elétron experimentadas pelo emparelhamento dos elétrons no orbital 5s são maiores do que a diferença de energia entre os orbitais 5s e 4d.

Este texto foi adaptado de  Openstax, Chemistry 2e, Section 6.4: Electronic Structure of Atoms

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Electron ConfigurationOrbital DiagramsAufbau PrinciplePauli Exclusion PrincipleHund s Rule Of Maximum MultiplicitySubshellsAtomic OrbitalsPenetrating Power Of An ElectronShieldingOrbital PenetrationValence ElectronsPeriodic TableFilling OrderPreferred Stability

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