Electrões de Valência
Como foi mencionado numa secção anterior deste capítulo, os electrões são altamente importantes, porque um subconjunto específico de electrões, chamados electrões de valência, são exclusivamente responsáveis por determinar como os elementos se ligam uns aos outros. O número de electrões de valência que estão presentes num átomo pode ser determinado a partir da configuração electrónica desse átomo. Os electrões de valência encontram-se nos orbitais associados ao nível de energia mais alto ocupado de um átomo. Os restantes electrões, que são chamados electrões de concha interior, não participam na ligação e não são, portanto, importantes de estudar.
Configuração electrónica do enxofre, que foi determinada na secção anterior e é replicada abaixo.
1s22s22p63s23p4
Recordar que os níveis de energia numa configuração electrónica são os números vermelhos principais que denotam o início de uma nova combinação nível de energia/orbital. O enxofre tem electrões no primeiro, segundo e terceiro níveis de energia, como indicado pelos números vermelhos 1, 2, e 3, respectivamente. Os electrões de valência são os encontrados no nível de energia mais alto ocupado. Por conseguinte, neste caso, apenas os electrões associados a uma combinação nível de energia/orbital que comece com um 3 precisam de ser considerados. Uma vez que duas combinações nível de energia/orbital começam com um 3, ambos os orbitais são seleccionados para consideração posterior:
3s23p4
Os superescritos associados a estes orbitais totalizam até 6. Portanto, o enxofre tem 6 electrões de valência.
Exemplo \(\PageIndex{1}})
Determinar quantos electrões de azoto são classificados como electrões de valência. A configuração electrónica do nitrogénio, que foi determinada na secção anterior, é mostrada abaixo.
1s22s22p3
Solução
Nitrogénio tem electrões no primeiro e segundo níveis de energia, como indicado pelos níveis de 1 e 2 vermelhos principais, respectivamente. Os electrões de valência são os encontrados no nível de energia mais alto ocupado. Portanto, neste caso, apenas os electrões associados a uma combinação nível de energia/orbital começando com um 2 precisam de ser considerados. Uma vez que duas combinações nível de energia/orbital começam com um 2, ambos os orbitais são seleccionados para consideração posterior:
2s22p3
Os superescritos associados a estes orbitais totalizam 5. Portanto, o azoto tem 5 electrões de valência.
Exercício \(\PageIndex{1}})
Determinar quantos dos electrões em cada um dos elementos seguintes são classificados como electrões de valência. A configuração dos electrões de cada elemento, que foi determinada na secção anterior, é mostrada abaixo.
- Neon
1s22s22p6
- Cálcio
1s22s22p63s23p64s2
Responder que um néon tem electrões no primeiro e segundo níveis de energia, como indicado pelos principais vermelhos 1 e 2, respectivamente. Os electrões de valência são aqueles que se encontram no nível energético mais alto ocupado. Por conseguinte, neste caso, só devem ser considerados os electrões associados a uma combinação nível energético/orbital que comece com um 2. Uma vez que duas combinações nível de energia/orbital começam com um 2, ambos os orbitais são seleccionados para consideração posterior:
2s22p6
Os superescritos associados a estes orbitais totalizam 8. Portanto, o néon tem 8 valências de electrões. Resposta b O cálcio tem electrões no primeiro, segundo, terceiro, e quarto níveis de energia, como indicado pelo vermelho 1, 2’s, 3’s, e 4, respectivamente. Os electrões de valência são os encontrados no nível de energia mais alto ocupado. Portanto, neste caso, apenas os electrões associados a uma combinação nível de energia/orbital que comece com 4 precisam de ser considerados. Uma vez que apenas um nível de energia/ combinação orbital começa com um 4, apenas um orbital é seleccionado para consideração posterior:
4s2
O superescrito associado a este orbital é um 2. Portanto, o cálcio tem 2 valências de electrões.
Embora uma configuração de electrões represente todos os electrões presentes num átomo de um elemento, os químicos só estão verdadeiramente interessados nos electrões de valência de um átomo, uma vez que, como indicado acima, esses são os electrões que são os únicos responsáveis por determinar como os elementos se ligam uns aos outros. Portanto, encontrar um “atalho” para determinar quantos electrões de valência estão presentes num átomo seria altamente conveniente. Um tal “atalho” existe, de facto. Numa secção anterior deste capítulo, foram apresentados três sistemas para rotular os grupos, ou colunas, na tabela periódica. O segundo sistema, que se chama “Sistema A/B”, foi indicado para dar uma visão do carácter electrónico dos elementos encontrados dentro desse grupo.
Again, considere o enxofre, S, que, com base na sua configuração electrónica, tem 6 valências de electrões.
O enxofre está localizado na 16ª coluna da tabela periódica. No entanto, o “Sistema A/B” é utilizado para rotular os elementos principais do grupo. O Grupo 16 é a 6ª coluna do grupo principal, ou colunas “A-Bloco”, da tabela periódica e por isso é rotulado como Grupo 6A. Note-se que a contagem de electrões de valência do enxofre corresponde ao seu número de grupo no “Sistema A/B”. Esta ligação aplica-se a quase todos os elementos encontrados nas colunas do grupo principal da tabela periódica. O hélio é a única excepção a esta regra, como se encontra no Grupo 8A, mas contém apenas dois electrões totais. Esta inconsistência invalida o método “A/B atalho”, e o método de configuração dos electrões deve ser utilizado para determinar que ambos os electrões do hélio são electrões de valência.
Desde que o número do grupo “Sistema A/B” corresponde ao número de electrões de valência presentes num átomo, todos os elementos encontrados dentro da mesma coluna têm o mesmo número de electrões de valência. Dado que os electrões de valência de um átomo são exclusivamente responsáveis por determinar como os elementos se ligam uns aos outros, esta uniformidade em carácter electrónico explica porque é que todos os elementos dentro do mesmo grupo partilham propriedades semelhantes.
Exemplo \(\PageIndex{2}}
Com base na sua localização na tabela periódica, determinar quantos electrões de azoto são classificados como electrões de valência.
Solução
O número de grupo “Sistema A/B” indica o número de electrões de valência que estão presentes num átomo. O nitrogénio (N) está localizado na 15ª coluna da tabela periódica. No entanto, o “Sistema A/B” é utilizado para rotular os elementos principais do grupo. O Grupo 15 é a 5ª coluna do grupo principal, ou colunas “A-Bloco”, da tabela periódica e por isso é rotulado como Grupo 5A. Portanto, o nitrogénio tem 5 valências de electrões. (Esta resposta é consistente com a solução para Exemplo \PageIndex{1}})
Exercício \PageIndex{2}}
Baseado na tabela periódica, determinar quantos electrões em cada um dos elementos seguintes são classificados como electrões de valência.
- Neon
- Cálcio
Responder a O número de grupo “Sistema A/B” indica o número de electrões de valência que estão presentes num átomo. Neon (Ne) está localizado no Grupo 18, que é rotulado como Grupo 8A, utilizando o “Sistema A/B”. Portanto, o néon tem 8 electrões de valência. (Esta resposta é consistente com a solução para o Exercício (PageIndex{1}{a)). Resposta b Cálcio (Ca) está localizado no Grupo 2, que é rotulado como Grupo 2A no “Sistema A/B”. Portanto, o cálcio tem 2 valências de electrões. (Mais uma vez, esta resposta é consistente com a solução para o Exercício (PageIndex{1}{b})).