Distribuição por Subníveis e Tabela Periódica

A atual distribuição eletrônica ou a distribuição eletrônica por subníveis foi feita por Linus Pauling, que ao estudar a constituição dos átomos viu que, além de existirem as camadas, existem as subcamadas, que também podem ser chamadas de subníveis, sendo que elas constituem as camadas. Atualmente só utilizamos os subníveis s, p, d e f. Cada subnível suporta uma cerca quantidade de elétrons no máximo. O subnível s suporta 2 elétrons, o subnível p suporta 6 elétrons, e seguindo a progressão que a cada próximo subnível aumenta-se 4 elétrons em sua capacidade, os subnívels d e f suportam respectivamente 10 e 14 elétrons.

Como as camadas são formadas por subníveis e possuem seu número máximo também, cada camada, possui:

K = s

L = s e p

M = s, p e d

N = s, p, d e f

O = s, p, d e f

P = s, p e d

Q = s e p

Para identificar a qual camada um subnível pertence e quantos elétrons há no subnível, representamos o subnível de uma certa forma:

Dentro dos subníveis ainda existe outra divisão. Os subníveis são formados por orbitais, sendo estes lugares a onde há grande probabilidade de existir elétrons. Cada orbital suporta no máximo dois elétrons, sendo assim, o subnível s é formado por um orbital, o subnível p é formado por 3 orbitais, o subnível d por 5 e o f por 7 orbitais.

Para entendemos um pouco mais sobre os orbitais temos que ter consciência do Príncipio da Exclusão de Pauli, que diz que dentro de um mesmo orbital só pode existir dois elétrons que possuem spin, que é rotação em torno de seu próprio eixo, diferentes. Caso isso não aconteça, ocorre uma repulsão dentro do orbital dos elétrons, já que possuem cargas de energia iguais.

Existem dois spins, que podem ser representados como:

Outra coisa que precisamos ter consciência é da Regra de Hund que ajuda-nos a preencher os orbitais com elétrons. Ela diz que devemos preencher os orbitais de um mesmo subnível, sendo que eles ficam grudados, com elétrons de mesmo spin até a máxima extensão e somente após isso com elétrons de diferente spin. Ou seja, o certo é:

O errado é:

Elétrons de mesmo orbital valem a mesma coisa, porém cada elétron possui sua energia diferenciada.

Ao estudar mais a diferença de um subnível ao outro, Linus Pauling viu que os elétrons estão distribuídos nos subnível em um ordem crescente de energia, onde o subnível mais perto do nível, 1s, possui menos energia que a mais distante, 7p. Porém nem sempre o subnível mais longe do núcleo é o mais energético. Ou seja, o subnível mais energético pode não ser o mais externo.

Com base nisso, Linus Pauling criou seu Diagrama, que além de ilustrar a forma de distribuir os elétrons, ele mostrou, por meio de setas, semi retas, qual subnível é o mais energético que o outro, logo, com isso podemos utilizar o Diagrama de Linus Pauling para fazermos a Distribuição Eletrônica em Ordem Enérgica .

A Distribuição de Elétrons em Ordem Enérgica consiste em distribuir os elétrons por meio da ordem crescente de energia e segue o Diagrama de Linus Pauling.

Já a Distribuição de Elétrons em Ordem Geométrica agrupa os subníveis em ordem crescente de camada e agrupa subníveis de mesma camada juntos a partir da camada mais perto do núcleo, ou seja, a partir de K e termina em Q.

A Distribuição Eletrônica por Camadas é bem similar à Ordem Geométrica, só que ao invés de agrupar os subníveis, ele agrupa o número de elétrons em cada camada.

A mais complicada de todas as distribuições é a Distribuição Eletrônica Condensada ou Simplificada, que pega o Gás Nobre do período anterior ao elemento em questão, coloca-o dentro de um parêntese ou pode colocar os subníveis pertencentes a este gás e fora do parêntese coloca-se os subníveis que não pertencem mutuamente ao gás nobre e ao elemento em questão. Caso o elemento seja um íon e perder elétrons a tal ponto que sua distribuição eletrônica fique similar a de um gás nobre, devemos pegar o gás nobre do período mais anterior ainda para fazermos a Distribuição condensada.

A Camada de Valência é a última de um átomo, é nela que os elétrons ganhos são adicionados ou são retirados quando o átomo perde. Isso acontece porque como a Camada de Valência é a mais distante do núcleo, ela é mais fracamente atraída para o núcleo, já que o núcleo é formado por prótons, que possuem energia positiva e a o elétrons, que ficam em volta do núcleo possuem energia negativas, eles se atraem. Quando existe um átomo ionizado, ou seja, que ele perde ou ganha elétrons, devemos primeiro fazer a distribuição deste átomo neutro e depois retirarmos ou adicionarmos do último subnível, ou até mesmo do penúltimo subnível caso a quantidade retirada seja superior a quantidade de elétrons que o último subnível possui.

Um átomo não perde ou ganha elétrons por acaso, isso ocorre por um motivo e a Teoria do Octeto nos mostra o porquê disso acontecer. Esta teoria nos mostra, por base da Camada de Valência qual é a carga mais provável de um átomo para estabilizar-se, ou seja, para ficar com 8 elétrons na última camada, ganhando ou perdendo elétrons. Está teoria também é chamada de Nox Principal. Com base nessa teoria vemos que, desconsiderando o fato que a penúltima camada tenha mais de oito elétrons, o que faz com que qualquer Camada de Valência tem que receber elétrons até ter 8 elétron, podemos criar uma tabela.

Princípio da Incerteza de Heisenberg, que diz a localização, posição de um elétron e a sua velocidade não pode ser determinada com precisão já que os elétrons estão em constante movimento. Porém, com os números quânticos, essa localização da posição de um elétron no átomo é facilidade. Existem quatro números quânticos. O primeiro deles é o Número Quântico Principal, representado por n, tem valores de 1 a 7 e é responsável para mostrar a qual camada o elétron pertence, de K a Q. O segundo é o Número Quântico Secundário, representado por l, tem valores de 0 a 3 e é responsável para mostrar a qual subnível um elétron pertence, onde s vale 0 e f vale 3. Já o terceiro número quântico é chamado de Número Quântico Magnético, é representado por m e tem valores negativos e positivos dependendo do orbital que o elétron se localiza, que depende da Pirâmide a seguir:

O quarto número quântico é chamado de Número Quântico Principal e é representado por ms ou s e possui dois valores apenas. Se o spin do elétron por para cima (primeiro spin da imagem), ele vale , se o spin for para baixo (segundo spin da imagem), ele vale .

A Tabela Periódica atual foi feita por Monseley, porém antes dele, houve 4 outras tentativas de fazê-la, a mais importante de Mendeleev e de Meyer.

A primeira tentativa foi a Tríade, que dividia os elementos em blocos de três.

A segunda foi o Parafuso Telúrio, que distribuía os elementos em volta de um cone e que conseguiu por lados sobrepostos elementos de propriedades químicas semelhantes.

A terceira foi a Lei das Oitavas, que tinha por base as notas musicais e que possuía 7 colunas, onde o oitavo elemento ia para a primeira coluna. Essa distribuição conseguiu colocar na mesma coluna elementos semelhantes.

Todas essas três tentativas de distribuição tinha como base e ordem de distribuição a ordem crescente de massa atômica.

Já a distribuição de Mendeleev e de Meyer também tinha essa mesma ordem de distribuição por base na ordem crescente de massa atômica, porém, eles conseguiram fazer com que, a onde houvesse três elementos na mesma linha, o elemento do meio era a média das propriedades, até mesmo a massa atômica, dos outros dois a sua volta. Eles também sabia que existia mais elementos para serem descobertos e deixaram em sua tabela espaços para esses elementos. O erro desta tabela fora não ter considerado a existência dos isótopos.

A atual Tabela Periódica ao invés de seguir a ordem crescente de massa atômica, seguiu a ordem crescente de número de prótons, ou seja, de número atômico. Ela possui 18 colunas e 7 linhas. As linhas são chamadas de período, representam o número de camada que o elemento possui dependendo da sua localização, ou seja, um elemento do 5º período possui 5 camadas. O período mais curto é o primeiro, onde possui apenas um elemento, já que o hidrogênio pode ser desconsiderado, e os mais longos são o 6º e 7º, onde estão localizados os elementos actinídeos e lantanídeos.

Já as colunas são divididas em dois subgrupos, A e B. O subgrupo A é chamado de Elementos Representativos, possuem 8 colunas, numeradas de 1A até 8A. Elementos de mesma coluna, também chamada de família ou grupo, possuem propriedades semelhantes, e no caso dos elementos representativos, eles possuem o mesmo número de elétrons na camada de valência. Existem formas de localizar os elementos por meio do subnível mais energético, nos elementos representativos, essa localização funciona desta forma: O quociente do subnível é o período, o subníveis s e p indicam esse subgrupo, sendo s indicam 1A e 2A e p indica do 3A até o 8A. O expoente do subnível s indica qual família o elemento pertence, já o expoente de p tem que ser somado com 2 para indicar qual família o elemento pertence.

Já o subgrupo B é chamado de Elementos de Transição e podem ser elementos de transição internas e externas. Os elementos internos são os actinídeos e os lantanídeos, e estão localizados internamento na coluna 3B, os elementos de transição possuem 10 colunas, porém o 8B aparece três vezes pois essas três colunas possuem propriedades similares uma com a outra. Da mesma forma que existem formas de localizar os elementos por meio dos subníveis mais energéticos nos elementos representativos, também existem formas para fazer isto nos elementos de transição: Os subníveis d e f indicam os elementos de transição, d indica os elementos de transição externas e f os elementos de transição interna. O quociente de d tem que ser somado com 1 para indicar o período em que o elemento está localizado, já o quociente de f tem que ser somado com 2 para indicar qual período ele está, se for o 6 período, é actinídeo, se for 7, é lantanídeos. O expoente de d tem que ser somado com mais 2 para mostrar qual família o elemento pertence, já o expoente de f não precisa disto, basta contar numericamente qual elemento ele é.

Todos os elementos podem ser divididos em metais, ametais, semimetais, gases nobre, exceto o hidrogênio, ele é um elemento atípico e não se enquadra em nenhum grupo, possui apenas um elétron e é, em temperatura ambiente, um gás, sem contar que na atmosfera é encontrado em estado liquefeito.

Já os elementos metais são encontrados, na mesma temperatura (25º) na forma sólida, são maleáveis e dúcteis, flexíveis, além de serem bons condutores. São tendenciosas a serem cátions e possuem brilho metálico.

Os elementos ametais são encontrados nos três estados físicos, não são meáveis e nem dúcteis, não são bons condutores elétricos, na verdade, são isolantes. São tendenciosas a ganhar elétrons, ou seja, serem ânions. E não possuem brilho.

Os elementos semimetais são um meio termo destes dois últimos.

Os gases nobres são elementos encontrados, como o próprio nome diz, na forma de gás, e diferente de todos os outros elementos, são estáveis, possuem 8 elétrons na sua camada de valência, exceto o Hélio, que possuem apenas 2 elétrons, mas como esses dois elétrons estão na primeira camada, esse é o limite que ela poderia ter, logo, ele se torna estável.