DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA
Linus Pauling, químico americano, ganhou duas vezes o Prêmio Nobel. Em 1954, Nobel de Química; em 1962, Nobel da Paz por defender a suspensão de testes nucleares a céu aberto. Criou o dispositivo conhecido por diagrama de Linus Pauling, que permite prever o sentido crescente de energia dos subníveis na eletrosfera de um átomo.
O diagrama de Linus Pauling é um mecanismo prático que dispõe os subníveis em ordem crescente de energia, conforme os elétrons se encaixam na eletrosfera. Ele mostra que os elétrons preenchem primeiro os subníveis de menor energia para, depois, irem preenchendo os de maior energia, obedecendo à sequência proposta pelo diagrama.
Pela análise do diagrama, é possível perceber que, mesmo estando mais afastado do núcleo, o subnível $4\text{s}$ é menos energético que o $3\text{d}$.
A distribuição eletrônica do átomo que possui 26 elétrons, por exemplo, fica assim: $$ _{26}\text{Fe: } \text{ 26 e}^- \text{ }\to 1\text{s}^2\text{ }2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6 \text{ }3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }\mathbf{4\text{s}^2\text{ }3\text{d}^6} $$
É o último subnível com elétrons, segundo a distribuição de Linus Pauling; no caso, o subnível 3d.
Feita a distribuição conforme Linus Pauling, é possível reunirem-se os subníveis de um mesmo nível, chegando à distribuição por camadas. $$ \dfrac{1\text{s}^2}{\text{K}} \text{ }\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L}} \text{ }\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }3\text{d}^6}{\text{M}} \text{ }\dfrac{4\text{s}^2}{\text{N}} $$
É a última camada com elétrons do átomo, no caso a camada N ($n = 4$)
A regra de Hund determina a sequência com que os elétrons de um átomo ocupam os orbitais de um mesmo subnível. Em um subnível, os elétrons sempre ocupam primeiro os orbitais vazios e, depois, os semipreenchidos.
As representações a seguir ilustram subníveis $\text{d}$ (mais energéticos) de diferentes átomos, sendo preenchidos segundo a regra de Hund.
$3\text{d}^3$
$3\text{d}^6$
$3\text{d}^8$
-2 -1 0 1 2
Elétron de diferenciação ou diferencial é o último elétron a ocupar um orbital do subnível mais energético de um átomo, obedecendo a regra de Hund.
Para o átomo com 26 elétrons, o elétron diferencial está destacado, como mostra o esquema.
$3\text{d}^6$
-2 -1 0 1 2
Para efetuar a distribuição eletrônica de um íon, inicialmente fazemos a configuração eletrônica do átomo neutro e, posteriormente, retiramos ou acrescentamos elétrons, conforme seja cátion ou ânion, a partir da camada de valência.
Para o cátion (átomo que cede elétrons), devemos retirar elétron(s) a partir da camada de valência. $$ \text{X} + \text{Energia }\to \text{ X}^{1+ } + \text{e}^- $$
Configuração dos íons $_{26}\text{Fe}^{2+}$ e $_{26}\text{Fe}^{3+}$:
- configuração do elemento neutro
$$ _{26}\text{Fe: } \text{ 26 e}^- \text{ }\to 1\text{s}^2\text{ }2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6 \text{ }3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\\\mathbf{4\text{s}^2\text{ }3\text{d}^6} $$- agrupando em níveis
$$ \dfrac{1\text{s}^2}{\text{K}} \text{ }\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L}} \\\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }3\text{d}^6}{\text{M}} \text{ }\dfrac{4\text{s}^2}{\text{N}} $$- configuração do íon
$$ _{26}\text{Fe}^{2+}: \text{ 24 e}^- \text{ }\to\dfrac{1\text{s}^2}{\text{K=2e}^-} \text{ }\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L=8e}^-} \\\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }3\text{d}^6}{\text{M=14e}^-} $$ $$ _{26}\text{Fe}^{3+}: \text{ 23 e}^- \text{ }\to\dfrac{1\text{s}^2}{\text{K=2e}^-} \\\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L=8e}^-} \text{ }\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }3\text{d}^5}{\text{M=13e}^-} $$Para a configuração do ânion (átomo que recebe elétrons), acrescentam-se elétrons no nível e no subnível mais externos que estiverem incompletos. $$ \text{X} + \text{e}^-\to \text{ X}^{1- } + \text{Energia} $$
Configuração do íon $_{16}\text{S}^{2-}$:
- configuração do elemento neutro
$$ _{16}\text{S: } \text{ 16 e}^- \text{ }\to 1\text{s}^2\text{ }2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6 \text{ }3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^4 $$- agrupando em níveis
$$ \dfrac{1\text{s}^2}{\text{K}} \text{ }\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L}} \text{ }\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^4\text{ }}{\text{M}} $$- configuração do íon
$$ _{16}\text{S}^{2-}: \text{ 18 e}^- \text{ }\to\dfrac{1\text{s}^2}{\text{K=2e}^-} \text{ }\dfrac{2\text{s}^2\text{ }2\text{p}^6}{\text{L=8e}^-} \\\dfrac{3\text{s}^2\text{ }3\text{p}^6\text{ }}{\text{M=8e}^-} $$