Diagrama de Pauling

Por Luiz Ricardo dos Santos
O diagrama de Pauling ou princípio de Aufbau nada mais é do que um método de distribuir os elétrons na eletrosfera do átomo e dos íons. Este método foi desenvolvido pelo físico alemão Erwin Madelung (no Brasil, em muitos livros de química, o modelo é atribuído à Linus Pauling; entretanto, não há evidências de que tenha sido ele o criador desse método). Ele provou experimentalmente que os elétrons são dispostos nos átomos em ordem crescente de energia, visto que todas as vezes que o elétron recebe energia ele salta para uma camada mais externa a qual ele se encontra, e no momento da volta para sua camada de origem ele emite luz, em virtude da energia absorvida anteriormente. Baseado na proposição de Niels Borh de que os elétrons giram ao redor do núcleo, como a órbita dos planetas ao redor do sol.

Uma lâmpada fluorescente, por exemplo, ela contém uma substância química em seu interior, obviamente formada por átomos, os elétrons presentes na eletrosfera destes átomos, ao receber a energia elétrica são excitados, e começam a saltar para outras camadas e ao retornarem emitem a luz.

Diagrama de Pauling

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d106p6 7s2 5f146d10 7p6 ...

Ordem crescente de energia

Número Quântico Principal (n): também conhecido como nível energético são representados pelos números inteiros correspondentes a:

  • K= 1 s
  • L=  2 s p
  • M= 3 s p d
  • N= 4 s p d f
  • O= 5 s p d f g
  • P= 6 s p d f g h
  • Q= 7 s p d f g h i...

Número Quântico Azimutal(l): é comumente conhecido como subnível energético e representado pelas (“s, p, d, f,”...), respectivamente, “s(Sharp), p(Principal), d(difuse) e f(fundamental)”.  Os subníveis energéticos são formados por orbitais, que comportam 2 elétrons com spins opostos segundo o Princípio da exclusão de Pauli.

  • s²= 1 orbital e 2 spins
  • p6= 3 orbitais e 6 spins
  • d10= 5 orbitais e 10 spins
  • f14= 7 orbitais e 14 spins

Número Quântico Magnético(m): o número quântico magnético é útil para identificação dos orbitais. Onde o orbital da direita tem valor (+) e os da esquerda valor (-). Por exemplo, utilizando o subnível f que possui um maior número de orbitais, temos:

Número Quântico de Spin (Ms): são representações em forma de seta dos elétrons distribuídos nos orbitais. O valor dos de cada spin é:

↑ Para cima é positivo Ms=+½(meio) e ↓ Para baixo é negativo e Ms=-½(meio)

Exemplo: é necessário fazer a distribuição eletrônica do átomo de Praseodímio:

Passo 1: procurar o elemento na tabela periódica e observar seu número atômico.

Utilizando o diagrama de Pauling e seguindo pelas diagonais obtém-se:

No átomo de Pr as camadas possuem:

K=2 elétrons, L=8 elétrons, M=18 elétrons, N=21elétrons, O=8 elétrons e P=2 elétrons.

Passo 2: dispor os spins em orbitais(aqui representados pelos quadrinhos) sendo

Para os íons a distribuição é diferente, visto que íons são átomos que possuem carga e são subdividos em Cátions - tem tendência de perder seus elétrons e Ânions – tem tendência de ganhar elétrons.

Para o Cátion de Pr+2 por exemplo, a distribuição passa a ser para 57 elétrons pois ele perde 2 em virtude de sua valência:

K=2 elétrons, L=8 elétrons, M=18 elétrons, N=19 elétrons, O=8 elétrons e P=2 elétrons.

Para um átomo de cloro, por exemplo, a distribuição é 17, porém para o ânion cloreto passa a ser de 18 elétrons por que ele ganha 1 elétron:

17Cl:
1s2
2s2 2p6
3s2 3p5 ou  1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

K=2, L=8 e M=7 elétrons

17Cl-1:

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 ou  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

K=2, L=8 e M=8 elétrons

É importante salientar que no texto acima existem reticências demonstrando a continuação das camadas, níveis, subníveis etc. Simplesmente por que Pauling seguiu o raciocínio de Mendeleyev, sabendo que novos elementos ainda serão descobertos e ocuparão, por exemplo, a camada R nível 8 e subníveis s,p,d,f,g,h,i, j e assim por diante.

Bibliografia:
Russel, J. B. Química geral. São Paulo: Makron Books, 2004.
SHRIVER, DUWARD; ATKINS, PETER. Química inorgânica - 4ª edição. Porto Alegre, Bookman, 2008.
James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GERAL - VOL. 2 - 2ª EDIÇÃO.
Origem da Imagem: http://elproyectomatriz.wordpress.com