Por que o 4s se preenche antes do 3d?

Pela regra n+ℓ, no átomo neutro no estado fundamental o 4s (n+ℓ = 4) fica abaixo do 3d (n+ℓ = 5). Quando o 3d começa a se preencher, o nível 4s sobe, e na ionização os elétrons costumam sair primeiro do 4s.

O que significam as setas para cima e para baixo?

São elétrons com projeção de spin +1/2 e −1/2. Pelo princípio de Pauli, no mesmo orbital só há dois elétrons com spins opostos; por isso se desenham no par «cima–baixo».

Tem íons e estados excitados aqui?

Não. Monta-se a configuração do estado fundamental do átomo neutro na ordem de Klechkowski. Para mostrar um íon ou uma excitação é preciso retirar elétrons ou passá-los a um nível mais alto — isso já é outro problema.

Por que, na regra de Hund, se preenchem primeiro orbitais diferentes?

Elétrons se repelem. Separá-los em orbitais degenerados e manter os spins paralelos é mais favorável do que colocar de saída um par no mesmo orbital: o emparelhamento pede energia extra.

Configuração eletrônica

Preenchimento dos orbitais: regra de Klechkowski, princípio de Pauli e regra de Hund.

Previsão de Aufbau

1s²2/2 e⁻

2s²2/2 e⁻

2p⁶6/6 e⁻

3s²2/2 e⁻

3p⁴4/6 e⁻

Referência (conjunto de dados)

1s²2/2 e⁻

2s²2/2 e⁻

2p⁶6/6 e⁻

3s²2/2 e⁻

3p⁴4/6 e⁻

Notação compacta

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Sulfur or sulphur (see spelling differences) is a chemical element with symbol S and atomic number 16. It is an abundant, multivalent non-metal. Under normal conditions, sulfur atoms form cyclic octatomic molecules with chemical formula S8.

Sobre o modelo

A configuração eletrônica de um átomo é a distribuição dos elétrons pelos orbitais no estado fundamental. A ordem de preenchimento segue a regra de Klechkowski (n+ℓ) — o mesmo critério do diagrama de Pauling: primeiro a menor soma n+ℓ; se empatam, o menor n; daí a série 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, … O princípio da exclusão de Pauli: num orbital cabem no máximo dois elétrons com spins opostos. A regra de Hund: num subnível os elétrons ocupam primeiro orbitais distintos com spins paralelos e só depois se emparelham. Os orbitais aparecem como caixas de energia fixa; não se calcula o deslocamento dos níveis no átomo polieletrônico. A linha de referência toma configurações tabeladas: em Cr, Cu, Mo, Pd e outros, um elétron s passa a d (ou f), e a previsão n+ℓ não coincide com o fato.

Para quem: 9.º ano, ensino médio e química geral: estrutura atômica e periodicidade.

Conceitos-chave

configuração eletrônica
regra de Klechkowski
princípio de Pauli
regra de Hund
número quântico principal
orbital
princípio da menor energia

Como funciona

Com o crescimento de Z, os elétrons preenchem os subníveis segundo a regra de Klechkowski. No esquema, caixas dos orbitais e setas de spin. A linha de referência compara essa previsão com a configuração tabelada: em Cr, Cu e outros há exceções.

Fórmulas principais

Ordem: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → …

Perguntas frequentes

Por que o 4s se preenche antes do 3d?: Pela regra n+ℓ, no átomo neutro no estado fundamental o 4s (n+ℓ = 4) fica abaixo do 3d (n+ℓ = 5). Quando o 3d começa a se preencher, o nível 4s sobe, e na ionização os elétrons costumam sair primeiro do 4s.
O que significam as setas para cima e para baixo?: São elétrons com projeção de spin +1/2 e −1/2. Pelo princípio de Pauli, no mesmo orbital só há dois elétrons com spins opostos; por isso se desenham no par «cima–baixo».
Tem íons e estados excitados aqui?: Não. Monta-se a configuração do estado fundamental do átomo neutro na ordem de Klechkowski. Para mostrar um íon ou uma excitação é preciso retirar elétrons ou passá-los a um nível mais alto — isso já é outro problema.
Por que, na regra de Hund, se preenchem primeiro orbitais diferentes?: Elétrons se repelem. Separá-los em orbitais degenerados e manter os spins paralelos é mais favorável do que colocar de saída um par no mesmo orbital: o emparelhamento pede energia extra.

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