Modelos Atômicos e Configuração Eletrônica: Fundamentos da Estrutura Atômica

Modelos Atômicos

Modelo Atômico de Bohr

De acordo com Bohr, o elétron em um átomo só pode se mover em certas órbitas específicas ao redor do núcleo. O nível de energia mais baixo corresponde à órbita mais próxima do núcleo. As energias das órbitas aumentam à medida que se afastam do núcleo.

Explicação do Espectro do Hidrogênio

A energia é absorvida para mover um elétron de um nível de energia inferior para um superior. Ao passar de um nível de energia superior para um inferior, a energia é emitida como radiação (fótons). A energia absorvida ou o fóton emitido é igual à diferença de energia entre os níveis. A frequência da radiação emitida ou absorvida é dada pela equação:

Modelo Atômico de Thomson

O Modelo Atômico de Thomson descreve o átomo como uma esfera com massa e carga positiva distribuídas uniformemente, com elétrons inseridos nela, como um "pudim de passas".

Modelo Atômico de Rutherford

O Modelo Atômico de Rutherford pressupõe a existência de um núcleo, aproximadamente 10⁴ vezes menor que o tamanho total do átomo, que concentra toda a massa e a carga positiva do átomo. Este núcleo é cercado por elétrons (com carga negativa e massa insignificante).

Para explicar por que os elétrons não caem sobre o núcleo, evitando o colapso do átomo, Rutherford propôs um modelo dinâmico no qual os elétrons se movem descrevendo órbitas circulares ao redor do núcleo. A atração eletrostática fornece a força centrípeta necessária para descrever tais órbitas.

Conceitos Fundamentais da Estrutura Atômica

Número Atômico, Nêutrons e Isótopos

• Número Atômico (Z): É o número de prótons em um átomo de um determinado elemento.
• Número de Nêutrons (N): Refere-se ao número de nêutrons presentes no núcleo.
• Isótopos: São átomos com o mesmo número de prótons (mesmo Z), mas diferente número de nêutrons (diferente N).
• Número de Massa (A): É a soma do número de prótons e nêutrons (A = Z + N).

Orbitais Atômicos

Um orbital é uma região do espaço onde há uma alta probabilidade de encontrar um elétron. A forma de um orbital depende do subnível a que pertence:

• O orbital s é esférico.
• O orbital p tem forma de haltere (dumbbell).
• Os orbitais d e f possuem formas mais complexas.

Esses orbitais também diferem na orientação no espaço. O tamanho do orbital depende do valor de n (número quântico principal); quanto maior n, maior o orbital.

Configuração Eletrônica

A configuração eletrônica de um átomo é escrita indicando os subníveis que contêm elétrons e, por meio de um sobrescrito, o número de elétrons alojados em cada subnível. A ordem de preenchimento dos subníveis segue o diagrama de Pauling (ou Princípio de Aufbau):

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

Princípios da Configuração Eletrônica

• Princípio de Aufbau: Em um átomo no estado fundamental, os elétrons ocupam os orbitais de menor energia disponível.
• Princípio de Exclusão de Pauli: Em cada orbital cabem apenas dois elétrons, cada um com um spin (rotação) diferente.
• Regra de Hund: Quando vários elétrons ocupam orbitais de mesma energia (mesmo subnível), eles se dispõem de modo a maximizar o número de elétrons desemparelhados (com o mesmo spin).