O que é configuração eletrônica?

A configuração eletrônica geralmente se refere ao arranjo de elétrons ao redor do núcleo de um átomo em seu estado fundamental, o estado em que todos os elétrons do átomo existem no nível de energia mais baixo possível. Os diferentes níveis de energia ocupados pelos elétrons são freqüentemente chamados de conchas que circundam o núcleo do átomo. Cada concha é designada por um número inteiro, começando com 1. Quanto maior o número da concha, maior a sua distância do núcleo do átomo. Os elétrons em cada invólucro existem em regiões chamadas orbitais ou subcascas que são designadas s, p, de ef.

Cada invólucro de elétrons pode ser ocupado por não mais que 2n ² elétrons, nos quais "n" representa o número do invólucro. A primeira concha, que está mais próxima do núcleo, conterá apenas dois elétrons, o segundo oito, o terceiro 18, e assim por diante. Dentro de uma concha, cada orbital pode ser ocupado por não mais que dois elétrons.

Cada concha contém o mesmo tipo de orbital encontrado na concha anterior e um novo tipo de orbital também. A primeira concha contém apenas um orbital s, mas a segunda concha contém um orbital s e três orbitais p; cada um desses orbitais p pode conter dois elétrons, de modo que os orbitais p combinados dentro de uma concha podem conter até seis elétrons. A terceira concha tem um orbital s, três orbitais p e cinco orbitais d. Os sete orbitais f ocorrem pela primeira vez na quarta concha, que também contém um orbital s, três orbitais p e cinco orbitais d. Orbitais além dos orbitais f existem, mas raramente são discutidos.

Um gráfico de configuração eletrônica mostra a ordem em que os orbitais dentro das cápsulas são preenchidos. Por exemplo, a configuração eletrônica do elemento sódio é 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ , significando que os 11 elétrons do sódio são encontrados no primeiro, segundo e terceiro invólucros de elétrons. Os orbitais s do primeiro e do segundo invólucro contêm, cada um, dois elétrons, e o orbital p do segundo possui seis elétrons. O orbital s da terceira camada contém apenas um elétron; seus três orbitais p e cinco orbitais d estão desocupados.

Ao escrever a notação de configuração eletrônica, o sobrescrito na letra indicando um tipo de orbital nunca pode ser maior que o número máximo de elétrons que podem ocupar esse tipo de orbital. Os sobrescritos para s, p, def nunca serão maiores que 2, 6, 10 e 14, respectivamente.

Os reservatórios e orbitais de menor energia são preenchidos antes daqueles com um nível de energia mais alto. Isso não significa, no entanto, que uma camada seja completamente preenchida antes que os elétrons comecem a ocupar a próxima camada. Um gráfico de configuração mostra que o orbital 4s será ocupado antes dos orbitais 3d. Isso acontece porque, à medida que o número de elétrons aumenta, os elétrons interagem entre si e criam condições nas quais o orbital superior é o menor estado de energia para o próximo elétron a ocupar.

Compreender a configuração eletrônica é particularmente importante para o estudo da química. Isso ocorre porque as reações químicas geralmente ocorrem nos elétrons de valência ou de camada externa. A configuração eletrônica da camada de valência fornece informações importantes sobre como cada elemento reage com os outros.