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Química - Ensino Médio
Curso: Química - Ensino Médio > Unidade 3
Lição 2: Características dos átomosO princípio de Aufbau
O princípio de Aufbau estabelece que os elétrons preenchem os orbitais atômicos de mais baixa energia antes de preencherem os orbitais de mais alta energia (Aufbau significa "construção" em alemão). Seguindo esta regra, podemos prever as configurações eletrônicas de átomos ou íons. O princípio de Aufbau é mais útil para os primeiros 20 elementos: do Sc em diante, o princípio de Aufbau não prediz com precisão a ordem do preenchimento de elétrons nos átomos. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA12MC – Olá, meu amigo ou minha amiga!
Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda a
mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, neste vídeo, vamos conversar
sobre o princípio de Aufbau. Em vídeos anteriores, nós
conversamos sobre a ideia dos orbitais e que cada orbital corresponde
a um nível de energia. Em cada nível de energia que um átomo
possui, teremos subníveis de energia. Inclusive, desenvolvemos a configuração
eletrônica de alguns átomos neutros baseados na ideia de
níveis e subníveis de energia. Neste vídeo, vamos praticar um pouco mais
sobre a configuração eletrônica dos átomos, mas, para isso, vamos aprender
sobre a ideia do princípio de Aufbau. A palavra Aufbau vem do alemão e
basicamente significa construção. Então, o que vamos ver aqui
é o princípio da construção. E, sem dúvida, esta é uma forma útil de pensar
sobre as configurações eletrônicas além do cálcio. Bem, vamos nos aquecer aqui um pouco
antes de conversar sobre o princípio em si. Você consegue me dizer qual é
a configuração eletrônica do neon? Pause este vídeo e pense sobre isso. E, como dica, eu vou te fornecer aqui
uma tabela periódica para você trabalhar. Então, vai lá!
Pause o vídeo e faça isso. Eu vou ficar aqui esperando você. E aí? Pensou nisso?
Vamos fazer isso juntos aqui agora? O neon tem um número atômico igual a 10. E, se estamos falando sobre um átomo de
neon neutro, ele também terá dez elétrons. Os dois primeiros vão preencher a primeira
camada, ou o primeiro nível de energia, portanto, temos 1s². Em seguida, os próximos dois vão
preencher o subnível 2s no segundo nível, então teremos 2s². Ainda temos mais seis elétrons
para chegar a dez, não é? Eles vão preencher o subnível 2p da
segunda camada, então teremos 2p⁶. Então, qual é a ordem dos subníveis
que acabamos de preencher? Bem, primeiro, nós preenchemos
1s, depois 2s, e depois 2p. Você também pode ver isso na
tabela periódica dos elementos. Nesta primeira linha, estamos
preenchendo a primeira camada. Na segunda linha, estamos
preenchendo a segunda camada. Agora, o que vai acontecer se a
gente fizer isso com o argônio? Se a gente for para o argônio, como
que a configuração eletrônica vai ficar? Pause o vídeo e pense sobre isso. Bem, podemos usar a
configuração de gás nobre, que também é chamada
de notação de gás nobre. Podemos escrever aqui que temos
a configuração eletrônica do neon, mas, aí, adicionamos elétrons
em nossa terceira camada. Então, temos a configuração
eletrônica do neon, e aí, em seguida, teremos dois elétrons
na camada 3s. Teremos aqui 3s². E aí, para chegar a 18 elétrons, precisamos
ainda distribuir mais seis elétrons, já que temos dois elétrons
distribuídos até agora. Sendo assim, vamos ter esses
seis elétrons no subnível 3p. Então, teremos 3p⁶ aqui. Neste diagrama aqui, passamos de
2s para 2p para encher o neon. Aí, quando a gente foi para o argônio,
a gente colocou aqui 3s e 3p. Ok. Agora qual é a
configuração eletrônica do cálcio? Pause o vídeo e pense sobre isso. O cálcio tem 20 prótons, então
um cálcio neutro terá 20 elétrons. Portanto, dois elétrons
a mais que o argônio. Sendo assim, podemos construir essa
configuração eletrônica a partir do argônio e ver para onde os demais elétrons vão. O legal é que [é] aqui que o
princípio de Aufbau fica interessante. Bem, existe um subnível 3d, mas, no caso do cálcio, em vez destes
dois elétrons estarem no subnível 3d, eles acabam indo para o subnível 4s. Então, a configuração eletrônica do
cálcio é a mesma que a do argônio, mas, em vez de ser 3d² aqui
em cima, vamos direto para o 4s². E é por isso que eu estava
desenhando este diagrama assim. É algo que você frequentemente verá
em uma aula introdutória de química. Você preenche 1s¹ primeiro. Sem surpresas.
Você preencheu a primeira camada. Aí, você preenche 2s; depois preenche 2p.
E aí você preencheu a segunda camada. Aí, você vai para o 3s. Uma
vez, novamente, sem surpresas. Aí, a gente vai para 3p. E, agora, temos uma surpresa. E é aí que este diagrama e o
princípio de Aufbau se tornam úteis. Para fins de configuração eletrônica, se você
está pensando sobre o potássio ou o cálcio, os elétrons extras vão
agora para o subnível 4s. Beleza! Vamos pensar agora sobre como
é a configuração eletrônica do escândio? Pause este vídeo e pense
sobre isso aí novamente. Bem, o escândio tem um
próton a mais que o cálcio. Ele tem 21 prótons e, se for neutro, também vai ter um elétron a mais em
relação ao átomo de cálcio neutro. Sendo assim, eu vou ter uma
configuração eletrônica semelhante. Assim, podemos nos basear no argônio. Temos dois elétrons na subcamada 4s,
então eu vou escrever 4s². E o princípio de Aufbau descreve isso
através deste pequeno diagrama aqui. Sendo assim, teremos um elétron aqui
no subnível 3d, ou seja, temos aqui 3d¹. E esta é a configuração
eletrônica para o escândio. Agora, se o princípio de Aufbau te fez pensar
que você está preenchendo 4s primeiro, e aí depois você começa a preencher
3d, tome cuidado com isso! Se você realmente estivesse
construindo um átomo de escândio, a gente começaria com o
núcleo contendo 21 prótons. Aí, ao distribuir os elétrons,
teríamos 18 elétrons até o 4s². A partir daí, faltam três
elétrons para serem distribuídos. O primeiro desses elétrons
não vai direto para o 4s, ele vai primeiro para o 3d. Aí, depois, os outros dois
que serão colocados no 4s. Muita gente se confunde com isso,
mas, basicamente, é assim que ocorre. Bem, eu não quero te
confundir muito com isso. Eu só fiz aqui um pequeno comentário
para que você já saiba sobre isso. Afinal, o objetivo desse vídeo é
pensar sobre a configuração eletrônica e como o princípio de
Aufbau pode ser útil para isso. Agora, para fins de configuração eletrônica, temos aqui 3d, depois 4p,
e depois vamos para o 5s. E é por isso que você vai ver este diagrama
diversas vezes ao longo de sua vida escolar. Enfim, a grande lição aqui é que o
princípio de Aufbau e este diagrama são úteis para configurações eletrônicas, e pode ser muito útil pensar sobre isso quando você está construindo
esses átomos, elétron por elétron. Mas, se você realmente quer
a verdade precisa e exata, uma vez que você vai além do cálcio,
fica um pouquinho mais complicado. Agora, uma outra coisa que eu quero conversar
com você, com base no que acabamos de aprender, é sobre os padrões na
tabela periódica dos elementos. Sendo assim, para quais elementos nós
estamos construindo o nosso subnível s? Bem, você pode ver que todos estes elementos
bem aqui, nestas duas primeiras colunas, estamos construindo o subnível s. Só que parece que tem
algo faltando aqui, não é? Existe algo a mais que nós estamos
construindo o nosso subnível s? Bem, desse ponto de vista, podemos
pensar no hélio ocupando esse lugar, afinal, estamos construindo
o subnível 1s nele, não é? Aí, por conta disso, podemos dizer que
estes elementos aqui estão todos no bloco-s. Agora, quais elementos estão
construindo os seus subníveis p? Bem, todos estes aqui estão construindo os
seus subníveis p ou estão completando eles. E, por causa disso, todos estes elementos
formam um bloco que chamamos de bloco-p. E estes elementos aqui no meio, bem
aqui, em que o escândio é um deles, são chamados de bloco-d. Agora, uma razão pela qual as pessoas
podem chamar este bloco de bloco-d é que, se você realmente pensar no princípio
de Aufbau como a construção de átomos, pode ser tentador dizer: "Olha! Estamos construindo aqui
na quarta linha o subnível 3d, ou na quinta linha o subnível 4d". Bem, agora, sabemos
que isso não é verdade. Mas, do ponto de vista da configuração
eletrônica, pode parecer assim. E é por isso que este bloco
aqui é chamado de bloco-d. E eu vou deixar isto aqui assim, ok? Bem, eu espero que você tenha compreendido
tudo o que a gente conversou aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para
você um grande abraço, e até a próxima!