Calculadora de Configuração Eletrônica | Todos os Elementos 1-118

O que é uma calculadora de configuração eletrônica?

Uma calculadora de configuração eletrônica descobre como os elétrons de um átomo estão distribuídos entre seus orbitais. Um orbital é uma região ao redor do núcleo onde é provável encontrar um elétron. Informe um número atômico de 1 a 118, e a calculadora retorna a configuração eletrônica na notação completa e na notação do gás nobre (abreviada), junto com um diagrama de como os orbitais são preenchidos.

O que é configuração eletrônica?

A configuração eletrônica é um código curto que mostra quantos elétrons há em cada subnível de um átomo. Ela é escrita como uma série de rótulos como 1s, 2s e 2p, cada um seguido de um pequeno número sobrescrito. O rótulo indica o nível de energia e o formato do subnível. O número sobrescrito conta os elétrons nele. Por exemplo, a configuração do carbono é 1s² 2s² 2p², o que significa dois elétrons no subnível 1s, dois no 2s e dois no 2p.

Três regras governam como os elétrons preenchem esses subníveis:

• Princípio de Aufbau: os elétrons preenchem primeiro os subníveis de menor energia, antes de passar aos de maior energia.
• Princípio da exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons, e os dois devem ter spins em sentidos opostos.
• Regra de Hund: quando vários orbitais de um subnível têm a mesma energia, como os três orbitais p, os elétrons ocupam cada um isoladamente antes que qualquer orbital receba um segundo elétron.

A ordem em que os subníveis são preenchidos, da menor para a maior energia, é:

11s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
2

Observe que o 4s é preenchido antes do 3d, embora o "3" seja menor que o "4". Esta é uma das partes mais difíceis do padrão, e é por isso que a ordem acima, e não os números brutos das camadas, decide a sequência.

Fórmula da configuração eletrônica: como calcular

Para montar uma configuração à mão, percorra a ordem de preenchimento acima e coloque elétrons em cada subnível até que eles acabem. Cada tipo de subnível comporta um número máximo fixo de elétrons:

Passos:

1. Descubra o número atômico do elemento. Ele é igual ao número de elétrons de um átomo neutro.
2. Percorra a ordem de preenchimento (1s, 2s, 2p, 3s, ...) e preencha cada subnível até o máximo antes de passar ao seguinte.
3. Pare quando todos os elétrons tiverem sido colocados. O último subnível pode ficar apenas parcialmente preenchido.

Exemplo resolvido: sódio (Na, número atômico 11)

O sódio tem 11 elétrons. Preenchendo em ordem: o 1s comporta 2, o 2s comporta 2, o 2p comporta 6 (total acumulado: 10), restando 1 elétron para o 3s.

Notação completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Notação do gás nobre

A notação do gás nobre abrevia a configuração substituindo as camadas internas completas pelo símbolo do gás nobre mais leve mais próximo, entre colchetes. Os seis gases nobres usados como pontos de referência são o hélio (2), o neônio (10), o argônio (18), o criptônio (36), o xenônio (54) e o radônio (86).

Os dez primeiros elétrons do sódio, 1s² 2s² 2p⁶, coincidem exatamente com a configuração completa do neônio. Assim, o sódio pode ser escrito como:

[Ne] 3s¹

Essa forma abreviada é comum em átomos maiores, nos quais a notação completa teria uma dúzia de termos ou mais.

Mais exemplos resolvidos

Exceções ao princípio de Aufbau

Alguns poucos elementos não seguem exatamente a ordem de preenchimento. Isso acontece porque um subnível exatamente semipreenchido ou totalmente preenchido é um pouco mais estável que o arranjo previsto pelo princípio de Aufbau, de modo que um elétron passa do subnível s para o subnível d ou f vizinho.

Mais dezesseis elementos, sobretudo entre os metais de transição, os lantanídeos e os actinídeos, têm irregularidades semelhantes. Exemplos são o paládio ([Kr] 4d¹⁰), a platina ([Xe] 6s¹ 4f¹⁴ 5d⁹) e o urânio ([Rn] 7s² 5f³ 6d¹). A calculadora armazena a configuração observada do estado fundamental de todos esses 20 elementos, e não a que a ordem simples de Aufbau preveria.

Como usar a calculadora de configuração eletrônica

1. Informe um número atômico entre 1 e 118.
2. Escolha a notação do gás nobre ou a notação completa.
3. Leia o nome do elemento, o símbolo, a configuração eletrônica e o diagrama de preenchimento dos orbitais.
4. Copie o resultado com o botão de cópia.

Por que a configuração eletrônica é importante

A configuração eletrônica de um átomo, especialmente a distribuição de seus elétrons mais externos (de valência), decide em grande parte como ele se liga a outros átomos. Os elementos de uma mesma coluna da tabela periódica têm configuração de valência semelhante, e por isso se comportam de modo parecido quimicamente. Os químicos usam a configuração eletrônica para prever estados de oxidação, tipos de ligação e reatividade. Os físicos a usam para explicar os espectros atômicos, as cores específicas de luz que um elemento absorve ou emite. A configuração eletrônica também sustenta a notação dos números quânticos, em que quatro números (n, l, mₗ, mₛ) descrevem o nível de energia, o formato do subnível, a orientação do orbital e o spin de um elétron.

Perguntas frequentes

O que é configuração eletrônica? A configuração eletrônica é a distribuição dos elétrons entre os subníveis de um átomo, escrita como uma sequência do tipo 1s² 2s² 2p⁶. Ela segue o princípio de Aufbau, o princípio da exclusão de Pauli e a regra de Hund.

Como se escreve uma configuração eletrônica? Liste cada subnível ocupado, na ordem de preenchimento, com um número sobrescrito indicando a quantidade de elétrons. O carbono (número atômico 6) é escrito 1s² 2s² 2p².

O que é a notação do gás nobre? É uma forma abreviada que substitui os elétrons correspondentes à configuração completa de um gás nobre pelo símbolo desse gás entre colchetes, seguido dos elétrons restantes. O sódio é [Ne] 3s¹ em vez de 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

Por que o cromo e o cobre quebram o padrão normal de preenchimento? Um subnível d semipreenchido ou totalmente preenchido é mais estável que a configuração prevista pela ordem de Aufbau, de modo que um elétron do 4s passa para o subnível 3d.

Quantos elétrons um subnível comporta? Um subnível s comporta até 2, o p até 6, o d até 10 e o f até 14.

Como os elétrons de valência se relacionam com a tabela periódica? Elétrons de valência são os da camada mais externa. Nos elementos dos grupos principais, o número de elétrons de valência costuma coincidir com o número do grupo do elemento, e por isso os elementos de um mesmo grupo reagem de modo semelhante.

Referências

1. National Institute of Standards and Technology. Ground Levels and Ionization Energies for the Neutral Atoms (NIST Standard Reference Database 111). Níveis fundamentais dos átomos neutros (NIST) — as configurações do estado fundamental são abreviadas com símbolos de gases raros (gases nobres) entre colchetes.
2. National Institute of Standards and Technology. Electronic configurations of the elements. Configurações do estado fundamental, de H a U (NIST) — configurações observadas, incluindo Na [Ne] 3s¹, Fe [Ar] 3d⁶ 4s², Cr [Ar] 3d⁵ 4s¹, Cu [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, Ag [Kr] 4d¹⁰ 5s¹ e Au [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹.