O que são camadas eletrônicas?
As camadas eletrônicas são os níveis de energia onde ficam os elétrons de um átomo, organizados em camadas ao redor do núcleo. A primeira camada comporta até 2 elétrons e a segunda até 8, e, para os 20 primeiros elementos, a terceira camada também para em 8, formando o padrão 2-8-8. O modelo de Bohr desenha as camadas como círculos ao redor do núcleo, uma imagem prática, mas simplificada.
Camadas: níveis de elétrons
Os elétrons ao redor de um núcleo ficam em camadas, também chamadas de níveis de energia, que funcionam um pouco como os andares de um prédio. A primeira camada é a mais próxima do núcleo e a de menor energia, e cada camada seguinte fica mais afastada e tem energia mais alta.
As camadas são numeradas 1, 2, 3 e assim por diante, do núcleo para fora, e também têm nomes em letras: K, L, M e N para as quatro primeiras. O número do período de um elemento indica quantas camadas seus átomos usam, então o sódio, no período 3, tem elétrons em três camadas.
Quantos elétrons cabem em cada camada
Cada camada pode conter um número máximo de elétrons, dado pela fórmula 2n², em que n é o número da camada. A primeira camada comporta 2 × 1² = 2, a segunda comporta 2 × 2² = 8, a terceira comporta 2 × 3² = 18 e a quarta comporta 2 × 4² = 32.
Os elétrons preenchem primeiro a camada de menor energia e, quando uma camada está cheia, o elétron seguinte começa uma nova camada mais afastada. Os 2 elétrons do hélio preenchem a primeira camada, então o terceiro elétron do lítio precisa ir para a segunda camada, resultando na distribuição 2, 1.
O padrão 2-8-8 para os 20 primeiros elementos
Para os 20 primeiros elementos, uma regra simples dá a distribuição dos elétrons: coloque 2 elétrons na primeira camada, até 8 na segunda, até 8 na terceira e os que sobrarem na quarta. O carbono (6 elétrons) é 2, 4. O sódio (11) é 2, 8, 1. O cloro (17) é 2, 8, 7. O argônio (18) é 2, 8, 8.
A terceira camada poderia comportar 18 elétrons, mas o potássio (19) é 2, 8, 8, 1 e o cálcio (20) é 2, 8, 8, 2, porque a primeira parte da quarta camada tem energia ligeiramente menor que o restante da terceira. A partir do escândio (21), os elétrons voltam a preencher a terceira camada, então a regra 2-8-8 só funciona até o cálcio.
Como desenhar um diagrama de Bohr
Um diagrama de Bohr é um esboço rápido das camadas de um átomo. Desenhe um pequeno círculo para o núcleo com o símbolo do elemento dentro, depois um anel para cada camada, e coloque os elétrons nos anéis como pontos.
Exemplo resolvido: sódio. Seu número atômico é 11, então um átomo de sódio neutro tem 11 elétrons. Coloque 2 no primeiro anel, o que deixa 9. Coloque 8 no segundo anel, o que deixa 1, e esse último elétron fica sozinho no terceiro anel. O diagrama mostra 2, 8, 1.
Por que a camada externa importa
Os elétrons da camada mais externa, os elétrons de valência, determinam como um átomo reage. Átomos com a camada externa completa, como o neônio (2, 8) e o argônio (2, 8, 8), quase não reagem. O lítio (2, 1), o sódio (2, 8, 1) e o potássio (2, 8, 8, 1) têm, cada um, um único elétron externo que perdem com facilidade, então os três são metais reativos.
O modelo de Bohr e seus limites
O físico dinamarquês Niels Bohr propôs esse modelo em 1913. Ele sugeriu que os elétrons percorrem órbitas fixas com energias fixas e emitem luz quando caem de uma órbita mais alta para uma mais baixa. Isso explicou as cores exatas da luz do gás hidrogênio incandescente, um grande sucesso na época.
O modelo tem limites, porém. Ele só prevê corretamente a luz do hidrogênio e de outros átomos de um elétron, e os elétrons não giram de fato ao redor do núcleo como planetas ao redor do Sol. No modelo quântico moderno, cada elétron ocupa um orbital, uma região onde é provável encontrá-lo, e cada camada se divide em subcamadas chamadas s, p, d e f. Ele ainda é uma ferramenta prática para contar elétrons, desde que você lembre que é simplificado.
Pontos principais
- Os elétrons se organizam em camadas, ou níveis de energia, numeradas 1, 2, 3 e 4 ou identificadas pelas letras K, L, M e N.
- Uma camada pode conter até 2n² elétrons: 2 na primeira, 8 na segunda, 18 na terceira e 32 na quarta.
- Para os 20 primeiros elementos, as camadas se preenchem no padrão 2-8-8, então o cálcio é 2, 8, 8, 2.
- A camada externa contém os elétrons de valência, que controlam como um átomo reage.
- O modelo de Bohr é útil para contar elétrons, mas os elétrons reais ocupam orbitais, e não trajetórias circulares organizadas.
Teste-se
Três perguntas rápidas sobre esta lição.
1. Qual é o maior número de elétrons que a primeira camada (a camada K) pode conter?
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2 — Usando 2n² com n = 1, obtemos 2 × 1² = 2 elétrons.2. Qual é a distribuição eletrônica do cloro, que tem 17 elétrons?
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2, 8, 7 — Coloque 2 elétrons na primeira camada e 8 na segunda, o que deixa 7 para a terceira camada.3. Qual afirmação descreve um limite do modelo de Bohr?