2. Electrões

São as partículas com carga negativa, quase sem massa (±2000 x mais leve do que o nucleão). Normalmente fazem parte dos átomos, por exemplo nas ligações, mas podem existir fora dos átomos, por exemplo nos raios de cátodo.

Os electrões têm um carácter de partícula, mas podem ser considerados doutra maneira, sendo vibrações electromagnéticas. Neste curso os electrões são considerados partículas.

A carga negativa do electrão neutraliza exactamente a carga positiva de um protão. Um átomo (neutro) deve ter números de protões e electrões iguais. Caso não, não há átomo neutro, mas um ião.


2.1 As camadas

Os electrões do átomo, cada um com a carga negativa, precisam duma boa organização na ocupação do espaço em volta do núcleo. Para lembrar: o núcleo (positivo) atrai os electrões (negativos).
Não só existem forças de atracção entre o núcleo e os electrões, mas também forças de repulsão entre os electrões. podemos assim dizer: os electrões lutam para obter o seu espaço necessário.
Pode considerar os electrões como cargas em movimento, i.é, corrente eléctrica. [Carga em movimento = corrente eléctrica]. Assim aqueles electrões causam um campo electromagnético que influencia a posição de todos os outros electrões presentes. O conjunto de forças criam uma distribuição complicada dos electrões do átomo.
Aqui apresentamos somente umas regras gerais que são justificados pela teoria atómica.

Os electrões contêm uma certa quantidade de energia, dependente - entre outros factores - da distância ao núcleo.
Quanto mais afastado do núcleo, tanto mais energia tem o próprio electrão.

Todas as forças presentes, com a energia de cada electrão, criam certos níveis energéticos de cada electrão do átomo.


Em seguida três regras simples para os níveis principais, sobre a distribuição principal dos electrões:
  1. o núcleo atrai os electrões; a camada mais interior, mais perto do núcleo, é a primeira, é camada número 1 (ou: o nível principal no 1);
  2. o número máximo de electrões na camada n é igual a 2n2.
    o número 2n2 apresenta também o número preferido pelas camadas (n = número quântico principal);
  3. a camada exterior tem um número máximo de 8 electrões.


Exercício 6
A última regra tem umas excepções nos elementos com número atómico muito pequeno. Explique.


Método mais detalhado, mais completo, incluíndo todos os átomos.

As camadas principais podem ser subdivididas em subcamadas / subníveis:

Camada 1 é constituída por um subnível, tipo s com número máximo de electrões: 2
Camada 2 divide-se em duas subníveis tipo s p com números máximos de electrões: 2 6
Camada 3 divide-se em três subníveis tipo s p d com números máximos de electrões: 2 6 10
Camada 4 divide-se em quatro subníveis tipo s p d f com números máximos de electrões: 2, 6 , 10, 14
Camadas 5 - 7 teoricamente podiam dividir-se em 5 até 7 subníveis, mas átomos tão grandes não existem
Camada 5 divide-se em quatro subníveis tipo s p d f com números máximos de electrões: 2, 6, 10, 14
Camada 6 divide-se em três subníveis tipo s p d com números máximos de electrões: 2, 6, 10
Camada 7 divide-se em dois subníveis tipo s p com números máximos de electrões: 2 6



  1. Formando os subníveis, os electrões começam com os níveis mais perto do núcleo, ou seja, com os subníveis com a menos energia.
  2. Os subníveis começam a sobrepor a partir da terceira camada, subnível 3d/4s.
  3. Sempre: o último restante dos electrões dum átomo fica no último subnível; este último subnível determina o lugar do elemento na tabela periódica completa.

Exemplo
O átomo do elemento Sódio tem uma distribuição dos electrões nos subníveis:
1s2 2s2 2p6 3s1.

Portanto, o átomo de Sódio tem 3 camadas principais e na última camada principal tem 1 electrão (de valência).
Neste caso, o mesmo resultado obtém-se com as três regras simples: 1 - 8 - 1.

Exercício 7
Cada camada principal contém pelo menos um subnível.
Qual é o tipo de subnível presente em cada camada principal?

Exercício 8
  1. Para os elementos com os números atómicos 32   54   83   56   22   73   44   68   94  , e segundo as três regras simples,
    elabore uma tabela que contém os dados: número de electrões de valência (nas colunas da tabela) e o número total das camadas principais nas linhas da tabela.
  2. Consulta na literatura/tabela o esquema total de preenchimento dos subníveis com electrões.
    Elabore uma nova tabela que contém os dados melhorados: número de electrões de valência e o número total das camadas principais.

NOTA BEM: Sabe-se que as características mais importantes do átomo são seu número de camadas e seu número de electrões de valência.


2.2 Electrões de valência

Os electrões dos vários subníveis não são diferentes, tirando a sua quantidade de energia. Portanto, electrões na última camada, os chamados "electrões de valência", não são dum outro tipo.
Todavia, chamamos este grupo de electrões "electrões de valência" porque estes desempenham nas substâncias um papel especial. Eles determinam em grande parte as propriedades do elemento.

Normalmente, as camadas possuem um número de preferência de electrões e assim ficam bastante estáveis. A última camada prefere 8 electrões, mas normalmente não têm (sem falar dos gases nobres).
Nas reacções químicas, são estas camadas exteriores que procuram resolver este problema, para chegar a um estado mais estável. Portanto, é a última camada, são os electrões de valência que determinam a formação das ligações químicas, e assim, as reacções químicas.

Exercício 9
Os gases nobres têm uma estrutura electrónica semelhante; o Hélio não chega a 8 electrões de valência, mas mesmo assim, é gás nobre.
Explique este problema.

resposta 01-09


2.3 Fórmulas electrónicas

As fórmulas electrónicas mostram o símbolo do átomo incluíndo todos os electrões de valência, tanto nos átomos solteiros como nas substâncias.
Assim, a fórmula electrónica dum átomo de sódio é: Na·
O ponto apresenta o único electrão de valência do Sódio.
Um traço apresenta um par de electrões. (dois pontinhos)



Uma ligação entre dois átomos, por exemplo na molécula de Cl2, pode apresentar com uma fórmula electrónica:
   _    _
| Cl - Cl |





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