Qual letra representa o elemento que possui 3 elétrons na camada de valência

Camada de valência é a última camada a receber elétron em um átomo a partir de sua distribuição eletrônica. Através do Principio de Linus Pauling, os átomos podem possuir até sete camadas de distribuição eletrônica, denominadas de K, L, M, N, O, P e Q. Os elétrons que pertencem à camada de valência são os que participam de uma ligação química por estarem mais externos em relação aos outros, sendo possível, deste modo, interações do tipo covalente e iônica (ou eletrostática).

Índice Show

Camada de Valência e Ligação Química
Distribuição eletrônica de elementos neutros, cátions e ânions e suas camadas de valência
Referências
O que é camada de valência?
Qual a importância da camada de valência?
Elétrons na camada de valência
Como determinar a camada de valência?
Camada de valência: exercícios
Questão 1 – Stoodi
Questão 2 – Espcex (Aman) 2011
Questão 3 – CESGRANRIO 2011

“Camada de valência é a camada mais externa de um átomo.” (Brown, T., 2005)

O diagrama de Linus Pauling serve para auxiliar no preenchimento de elétrons pelos subníveis de energia em determinado átomo. Nesse diagrama, os subníveis energéticos são denominados pelas letras s, p, d e f, cada qual com sua energia específica. Para entender o diagrama, usa-se o modelo atômico de Rutherford-Bohr, onde se admite que os elétrons girem ao redor do núcleo atômico em diferentes camadas energéticas:

Camadas eletrônicas, níveis e subníveis de energia com seus preenchimentos eletrônicos.

Observando a Tabela acima, vemos que o número de elétrons é a soma dos números sobrescritos na coluna de preenchimento eletrônico, o que quer dizer que a cada camada, há um número de elétrons que se distribuem pelos subníveis de energia denominados pelas letras s, p, d e f. O número máximo de elétrons por subnível está representado pelo número sobrescrito. Deste modo, a última coluna é chamada de Diagrama de Linus Pauling, que é preenchido e seguido de acordo com a figura abaixo:

Diagrama de Linus Pauling.

Notamos pelo diagrama acima que há uma seta contínua e pontos tracejados. Tais figuras servem para indicar o preenchimento de elétrons em um átomo e sua continuação após o fim da seta. Por exemplo: O cloro contém 17 elétrons, como se dá seu preenchimento pelo Diagrama de Linus Pauling? Qual será sua camada de valência? Bem, como o elemento nos dá 17 elétrons, é só seguir o diagrama somando o número máximo de elétrons que cada subnível pode comportar. Assim, o preenchimento será da forma:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Com o resultado acima, faremos algumas observações:
I) Observe o preenchimento do exemplo e siga a seta do diagrama, note que seguimos a cada linha contínua e tracejada;
II) Começamos preenchendo por 1s2, depois de preencher este subnível, faltam ainda 15 elétrons para serem alocados. Como o subnível s comporta apenas 2 elétrons, passamos para o próximo, e assim sucessivamente, cada qual com seu subnível de número máximo de elétrons que pode comportar;
III) Note que em 3p5 há apenas 5 elétrons no subnível p, tendo em vista que neste subnível cabe 6 elétrons. Um subnível pode estar completo com seu número máximo de elétrons ou pode faltar, mas nunca exceder. Exemplo, o subnível p não pode ter 7 elétrons, mas pode ter 6 ou menos elétrons.
IV) Observe que deixamos em negrito os níveis e subníveis 3s2 3p5. Esta é a camada de valência, a última camada do átomo de Cloro. De acordo com a Tabela acima, o número 3 representa o nível M, e a soma dos números sobrescritos é 5+2 = 7, logo há 7 elétrons na camada de valência do átomo de Cloro.
Dica: Observe a que família da Tabela Periódica dos Elementos o átomo de Cloro pertence e tente fazer a distribuição eletrônica dos átomos de Flúor (F = 9 elétrons) e Bromo (Br = 35 elétrons).

A representação dos elementos por meio do preenchimento eletrônico nos permite deduzir a localização deste na Tabela Periódica em termos de seus respectivos Grupos (ou Famílias). Se um elemento possui 7 elétrons em sua camada de valência, este deve estar localizado no Grupo 7 (ou Família 7A), da mesma forma se um elemento possuir apenas 1 elétron em sua camada de valência, este deve estar localizado no Grupo 1 (ou Família 1A).

Camada de Valência e Ligação Química

A maioria dos elementos químicos que estão listados na Tabela Periódica dos Elementos não possuem sua camada de valência completa, apenas os Gases Nobres do Grupo 8 (ou Família 8A), que possuem 8 elétrons em sua camada mais externa. Sendo assim, a maioria dos elementos químicos seguem a regra do octeto, que preconiza a estabilidade química com a quantidade de 8 elétrons em sua camada de valência. Logo, os elementos podem fazer ligações do tipo iônicas ou covalentes para preencherem sua camada mais externa e assim ficarem com estabilidade semelhante a de um gás nobre, com oito elétrons.

Distribuição eletrônica de elementos neutros, cátions e ânions e suas camadas de valência

Na natureza, os elementos químicos podem ser encontrados em um estado neutro, em forma de cátions (ou seja, carregados positivamente) ou em forma de ânions (carregados negativamente). Para entender uma ligação química, é necessário saber como é a camada de valência do elemento em análise. A distribuição eletrônica é a mesma que fizemos no exemplo com o átomo de cloro, mas com algumas particularidades.

Em átomos neutros não há presença de carga, logo a sua distribuição eletrônica por meio do Diagrama de Linus Pauling segue-o na íntegra, como foi feito com o exemplo anterior usando o átomo de cloro.

Átomos carregados negativamente (ânions)

Em ânions há a presença de carga negativa, se um átomo for da forma X–, significa que há uma carga negativa; X-2, há duas cargas negativas; X-3, três cargas negativas; e assim por diante. O elétron possui carga negativa, logo, um ânion há excesso de elétrons em relação a seu átomo neutro. Desse modo, um átomo X-2 possui 2 elétrons a mais em relação a seu átomo na forma X, neutra. Assim, o preenchimento eletrônico de átomos carregados negativamente deve ser feito adicionando elétrons junto ao subnível que está incompleto.

Exemplo: o átomo de Cloro pode apresentar-se na forma Cl-1, deste modo, o preenchimento pelo Diagrama de Pauling para o íon cloreto será 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.

Átomos carregados positivamente (cátions)

Em cátions, há a presença de carga positiva, ou seja, há deficiência de elétrons nesse tipo de átomo. Logo, um átomo que apresente a forma X+2 possui deficiência de dois elétrons em relação a seu átomo neutro. O mesmo raciocínio se aplica ao item anterior que usamos para ânions, sendo dessa vez realçado o déficit de elétrons para formar a carga positiva. Assim, o preenchimento eletrônico seguindo o Diagrama de Linus Pauling deve ser feito subtraindo elétrons de seu átomo neutro. Essa subtração é feita no(s) último(s) níveis e subnível(eis).

Exemplo: o átomo de Ferro em seu estado neutro possui 26 elétrons e a seguinte distribuição eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Notamos que sua camada de valência possui 2 elétrons, representada por 4s2.

O Ferro pode ser encontrado na natureza na forma Fe+2, mais conhecido como Ferro(II). Sendo assim, sua distribuição eletrônica fica da forma 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6, com a ausência de dois elétrons que estavam na camada N = 4s2.

Referências

BROWN, T., LEMAY, E., Quimica – Ciência central. 9ed. Prentice-Hall, 2005.

Entre os assuntos mais relevantes para a prova de Química no vestibular, podemos destacar o conceito de camada de valência. Ele está ligado ao estudo da organização eletrônica de cada elemento na tabela periódica. Compõe a superfície de um átomo, sua camada mais externa.

Neste post, explicaremos o significado desse conceito, explicitaremos sua relevância, além de passar instruções para que você consiga fazer o cálculo sozinho. No fim do texto, apresentaremos uma lista com alguns exercícios resolvidos sobre camada de valência. Vamos lá?

O que é camada de valência?

Em suma, é a última camada na distribuição eletrônica de um átomo. Por ser assim, ela sempre será correspondente ao nível de elétrons localizado no ponto mais distante do núcleo atômico. É fácil identificá-la memorizando essa informação. Entretanto, preciso usar um princípio matemático para determinar o número de valência.

Um átomo contém uma variação de camadas compreendidas entre uma e sete, sendo representadas cada uma por uma letra alfabética: K, L, M, N, O, P e Q. A letra Q representa a esfera mais externa possível de retenção de elétrons alcançável por uma partícula. Cada elemento admite um número diferente de camadas em sua composição: quanto mais acima na tabela periódica, menor será o número de níveis eletrônicos encontrado.

Qual a importância da camada de valência?

A última camada na cadeia de um átomo é responsável por sua ligação com outras moléculas. É a parte que possibilita conexões entre os diferentes componentes químicos, de acordo com sua compatibilidade eletrônica. Existe um conceito chamado Regra de Octeto, que nos ajuda a compreender esse fenômeno. Essa regra diz que, para a camada de valência se estabilizar, ela precisa de conter oito elétrons.

Quando esse número é menor do que oito, o átomo em questão pode se vincular a outros que satisfaçam essa relação. Ao mesmo tempo, elementos que já contenham os oito elétrons na última camada não podem se ligar a outros. É o caso dos gases nobres, localizados na extrema direita da tabela periódica, partículas que se comportam de maneira isolada e não estabelecem ligação com outros elementos.

Elétrons na camada de valência

São conhecidos como elétrons de valência, por ocuparem a camada que recebe o mesmo nome. Como são os mais externos, eles são responsáveis pelas ligações entre os elementos químicos. Da mesma forma, os elétrons que estão mais próximos do núcleo são mais fixos e não participam de tais conexões.

Vale ressaltar que as sete camadas de distribuição eletrônica são compostas de subníveis, que variam em uma quantidade fixa de acordo com cada nível. Portanto, além de saber o número de elétrons, é importante conhecer, também, os subníveis da camada de valência em que cada elemento se encontra. Essa é uma informação necessária para fazer o cálculo dos elétrons de valência.

Como determinar a camada de valência?

Existem duas formas de calcular o número de elétrons presentes nesse estágio da configuração eletrônica:

através do Diagrama de Pauling,
localizando dado elemento na tabela periódica,

O segundo caso é mais simples. Podemos localizar a camada de valência a partir da posição de dado elemento na tabela. Essa informação corresponde aos períodos, que são as linhas horizontais do quadro. São sete no total, e correspondem às sete camadas que podem estar presentes em um elétron, representadas pelas letras do alfabeto entre K e Q. Conheça a distribuição de subníveis entre esses períodos:

nível K: subnível s;
nível L: subníveis s e p;
nível M; subníveis s, p e d;
nível N: subníveis s, p, d, e f;
nível O: subníveis s, p, d, e f;
nível P: subníveis s, p, e d;
nível Q: subníveis s e p;

Com essa informação em mãos, é possível trabalhar o diagrama de Linus Pauling. Ele representa a ordem crescente de distribuição eletrônica, e é estabelecido sempre a partir de cortes diagonais na representação dos níveis e subníveis de um elemento químico. Recorrendo a essa técnica, é possível identificar qual será a camada de valência para um elemento desconhecido, mas cujo número atômico sabemos, por exemplo.

Camada de valência: exercícios

Vamos agora passar alguns exercícios retirados de nosso acervo sobre configurações eletrônicas. As respostas estarão no final da leitura, para que você possa testar os conhecimentos adquiridos até aqui.

Questão 1 – Stoodi

O diagrama de Linus Pauling, também conhecido como diagrama das diagonais, é utilizado para determinar a ordem crescente de energia dos elétrons nos subníveis. Neste diagrama estão associados:

a) camadas eletrônicas e número de elétrons, apenas

b) camadas eletrônicas e subníveis de energia, apenas

c) níveis e subníveis de energia, camadas eletrônicas e números máximos de elétrons

d) níveis e camadas de energia, apenas

Questão 2 – Espcex (Aman) 2011

A distribuição eletrônica do átomo de ferro (Fe), no estado fundamental, segundo o diagrama de Linus Pauling, em ordem energética, é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6.

Sobre esse átomo, considere as seguintes afirmações:

I. O número atômico do ferro (Fe) é 26.

II. O nível/subnível 3d6 contém os elétrons mais energéticos do átomo de ferro (Fe), no estado fundamental.

III. O átomo de ferro (Fe), no nível/subnível 3d6, possui 3 elétrons desemparelhados, no estado fundamental.

IV. 0 átomo de ferro (Fe) possui 2 elétrons de valência no nível 4 (4s2), no estado fundamental.

Das afirmações feitas, está(ão) correta(s)

a) apenas I

b) apenas II e III

c) apenas III e IV

d) apenas I, II e IV

e) todas

Questão 3 – CESGRANRIO 2011

O ferro é bastante utilizado pelo homem em todo o mundo. Foram identificados artefatos de ferro produzidos em torno de 4000 a 3500 a.C. Nos dias atuais, o ferro pode ser obtido por intermédio da redução de óxidos ou hidróxidos, por um fluxo gasoso de hidrogênio molecular (H2) ou monóxido de carbono. O Brasil é atualmente o segundo maior produtor mundial de minério de ferro. Na natureza, o ferro ocorre, principalmente, em compostos, tais como: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), siderita (FeCO3), Iimonita (Fe2O3 . H2O) e pirita (FeS2), sendo a hematita o seu principal mineral.

Assim, segundo o diagrama de Linus Pauling, a distribuição eletrônica para o íon ferro (+3), nesse mineral, é representada da seguinte maneira:

Como vimos o estudo da camada de valência depende da distribuição eletrônica para um elemento químico. Cada um deles tem a sua própria condição de valência, o que determinará tanto a sua localização na tabela periódica quanto as suas possibilidades de ligar-se ou não a outras partículas químicas.

Agora que já aprendeu sobre camada de valência, que tal prosseguir os estudos para a prova de Química com este guia sobre o assunto? Recomendamos também que conheça o Plano de Estudos, uma ferramenta criada para te ajudar a organizar melhor sua rotina e render mais!

Resposta dos exercícios:

1 – c.

2 – d

3 – a