Quantos elétrons a mais ou a menos o metal deve ter para adquirir sua configuração mais estável?

Índice

Introdução

O átomo apresenta 7 camadas eletrônicas: K, L, M, N, O, P e Q. A camada de valência é a camada ou nível eletrônico mais externo do átomo.

Cada camada eletrônica apresenta um número máximo de elétrons que consegue comportar. Veja:

Camada K: 2 elétrons. 

Camada L: 8 elétrons. 

Camada M: 18 elétrons. 

Camada N: 32 elétrons.

Camada O: 32 elétrons.

Camada P: 18 elétrons.

Camada Q: 2 elétrons.

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Além de verificar o período da Tabela Periódica no qual o elemento está localizado, podemos, também, verificar a camada de valência dos elementos químicos por meio da distribuição eletrônica. Por exemplo: a distribuição eletrônica do magnésio (12Mg) é a seguinte:

Os elétrons localizados na camada de valência são chamados de elétrons de valência. Sabemos, pela Teoria do Octeto, que o átomo necessita de 8 elétrons na camada de valência para tornar-se estável, ou seja, com a configuração de um gás nobre. Ao ganhar ou perder elétrons, um átomo se transforma em um íon, e a variação do número de elétrons sempre irá ocorrer na camada de valência.

No caso, o átomo de magnésio não é estável pela Teoria do Octeto, uma vez que possui dois elétrons na camada de valência. Sua estabilidade eletrônica será adquirida por meio da perda de dois elétrons, dando origem ao íon \(Mg^2+\). A distribuição eletrônica do \(Mg^2+\) será:

O número de elétrons na camada de valência é o responsável pelas propriedades químicas semelhantes entre os diferentes elementos que pertencem à mesma família. Exemplo:

O lítio, o berílio e o neônio são elementos químicos que apresentam 2 camadas ou níveis eletrônicos - pertencendo, portanto, ao período 2 da Tabela Periódica. Enquanto isso, o sódio, o magnésio e o argônio apresentam 3 camadas, ou níveis eletrônicos - pertencendo, portanto, ao período 3 da Tabela Periódica.

Tanto o lítio quanto o sódio possuem um único elétron na camada de valência. Por isso, fazem parte da família IA. O berílio e o magnésio, por sua vez, possuem 2 elétrons na camada de valência. Logo, compõem a família IIA da Tabela Periódica. O neônio e o argônio apresentam 8 elétrons em sua camada de valência, fazendo parte, por isso, da família VIIIA.

A tabela abaixo mostra quantos elétrons existem na camada de valência dos elementos de acordo com a família ou grupo ao qual pertencem.

As ligações químicas se dão por meio dos elétrons da camada de valência. Conhecendo a camada de valência de um elemento químico, podemos prever o tipo e a quantidade de ligações que ele realizará com outro elemento.

O que é uma camada de valência?   

Cada átomo apresenta uma quantidade de elétrons que são distribuídos nas suas 7 camadas eletrônicas, não necessariamente ocupando todas as 7 camadas. Os elétrons que se encontram na última camada ou camada mais externa, são aqueles que podem ser doados com mais facilidade, assim como os elétrons que são recebidos também permanecem na camada de valência para completar os 8 elétrons para manter a estabilidade. Lembrando que a camada de valência é a camada mais distante do núcleo.

Quem criou a camada de valência?   

A camada de valência foi primeiramente estudada pelo químico Walther Kossel no século XX. Este cientista estudou a estabilidade dos gases nobres e através da configuração eletrônica desses gases, criou a camada de valência em 1916. Assim, ele definiu a quantidade de ligações que cada elemento químico deve fazer para garantir sua estabilidade. 

Os gases nobres são os únicos elementos da tabela periódica que apresentam 8 elétrons na camada mais externa, o que permite que sejam encontrados na natureza na sua forma isolada. Os demais elementos devem ligar-se entre si para ficarem estáveis. Por isso, eles não são encontrados de forma isolada na natureza.

Assim, Kossel criou a configuração eletrônica, que foi posteriormente estudada e aperfeiçoada pelo cientista Gilbert Newton Lewis, levando seu nome como homenagem (Diagrama de Lewis).

Outro cientista que também contribuiu nos estudos foi Irving Langmuir, que definiu a regra do octeto que diz que o átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada de valência, ou no caso do átomo possuir apenas a primeira camada eletrônica, torna-se estável com apenas 2 elétrons na última camada. 

Quais são as camadas de valência?   

De acordo com o Diagrama de Linus Pauling, o átomo possui 7 camadas de distribuição atômica, onde encontram-se os elétrons. Estas camadas eletrônicas são conhecidas como K, L, M, N, O, P e Q. A primeira camada (K) e a última camada (Q) comportam o total de 2 elétrons, a segunda camada (L) contém no máximo 8 elétrons, a terceira camada eletrônica (M) pode ser preenchida por 18 elétrons, já a quarta camada (N) comporta até 32 elétrons, assim como a quinta camada (O) e por fim, a sexta camada eletrônica (P) pode conter apenas 18 elétrons.

Qual a importância da camada de valência   

Como explicado acima, para que o átomo adquira estabilidade, ele precisa conter 8 elétrons na camada de valência, de acordo com a Regra do Octeto. É por meio destes elétrons que ocorrem as ligações químicas, já que estes se encontram na camada eletrônica mais externa. É dessa última camada que se retira ou recebe os elétrons de outro átomo.

Como identificar a camada de valência na tabela periódica   

É possível identificar a camada eletrônica por meio da Distribuição Eletrônica, utilizando o Diagrama de  Linus Pauling, ou então por meio da Tabela Periódica, identificando o período e a família de cada elemento químico.

Para utilizar o Diagrama de Linus Pauling devemos nos lembrar de seguirmos a ordem crescente de energia, como esquematizado na figura abaixo, sendo que a última camada que contém os elétrons é a camada de valência, que é também onde temos o subnível mais energético.

Por outro lado, se utilizarmos a Tabela Periódica para identificar a camada de valência, a regra será aplicada somente para os elementos que fazem parte das famílias 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A e 8A, que apresentam respectivamente, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 elétrons na camada de valência. 

Para os demais elementos das famílias restantes, deve-se fazer a distribuição eletrônica de Lewis para conseguir verificar quantos elétrons temos na última camada.

Camada de valência de alguns elementos   

A seguir serão apresentadas as camadas de valências de alguns elementos químicos.

camada de valência nitrogênio   

O nitrogênio apresenta um número atômico igual a 7, portanto tem 7 prótons e 7 elétrons (átomo neutro). Portanto, sua distribuição eletrônica fica:

1s2 2s2 2p3

Como a camada de valência do nitrogênio é 2s2 2p3, temos 5 elétrons nesta última camada.

camada de valência fósforo   

O fósforo apresenta um número atômico igual a 15, portanto tem 15 prótons e 15 elétrons (átomo neutro). Portanto, sua distribuição eletrônica fica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Como a camada de valência do fósforo é 3s2 3p3, temos 5 elétrons nesta última camada.

camada de valência enxofre    

O enxofre apresenta um número atômico igual a 16, portanto tem 16 prótons e 16 elétrons (átomo neutro). Portanto, sua distribuição eletrônica fica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Como a camada de valência do enxofre é 3s2 3p4, temos 6 elétrons nesta última camada.

camada de valência cálcio   

O cálcio apresenta um número atômico igual a 20, portanto tem 20 prótons e 20 elétrons (átomo neutro). Portanto, sua distribuição eletrônica fica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Como a camada de valência do enxofre é 4s2, temos 2 elétrons nesta última camada.

camada de valência potássio   

O potássio apresenta um número atômico igual a 19, portanto tem 19 prótons e 19 elétrons (átomo neutro). Portanto, sua distribuição eletrônica fica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Como a camada de valência do enxofre é 4s1, temos 2 elétrons nesta última camada.

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