Melhor resposta
PARA ALGUÉM COM PROBLEMAS DE COMPREENSÃO DO CONCEITO DE CONFIGURAÇÃO DE ELETRÔS –
Vamos pegar o exemplo do vanádio (V) (o cromo é um pouco mais complicado, então explicarei isso mais tarde). Devemos primeiro verificar o número atômico de V, que é 23. Como V é um átomo neste caso (e não um íon), este é o número de elétrons em V.
Em seguida, seguimos o ordem na tabela abaixo (que é muito fácil de construir caso você se confunda no futuro (link abaixo)) –
Como você deve ter notado que a ordem não segue uma lógica simples (3d vem depois de 4s, 4d vem depois de 5s etc.), portanto, é muito importante aprender a construir a tabela acima quando se trata de configuração de elétrons.
Uma chave importante é aprender o número máximo de elétrons que uma determinada sub camada (s, p, d, f) pode conter –
Começamos com a s-sub camada que contém 2 elétrons,
o subshell p pode conter 4 a mais do que isso, ou seja. 2 + 4 = 6 elétrons,
a sub camada d pode conter 4 a mais do que isso, ou seja. 6 + 4 = 10 elétrons, e
a subcamada f pode conter 4 a mais do que isso, ou seja. 10 + 4 = 14 elétrons.
Como você deve ter notado que após a sub-camada s, todas as sub-camadas têm mais 4 elétrons do que a sub-camada anterior.
No caso do vândio
Primeiro, 2 elétrons preenchem a subcamada 1s. Agora permanecemos com 23–2 = 21 elétrons
Então, 2 elétrons preenchem a subcamada 2s. Agora permanecemos com 21–2 = 19 elétrons
Então, 6 elétrons preenchem a subcamada 2p. Agora permanecemos com 19–6 = 13 elétrons
Então, 2 elétrons preenchem a subcamada 3s. Agora permanecemos com 13–2 = 11 elétrons
Então, 6 elétrons preenchem a subcamada 3p. Agora permanecemos com 11–6 = 5 elétrons
Então, 2 elétrons preenchem a subcamada 4s. Agora permanecemos com 5–2 = 3 elétrons
Finalmente, os últimos 3 elétrons preenchem parcialmente a subcamada 3d.
A maneira como escrevemos isso é: 1ª sub camada ^ {número de elétrons na sub camada} 2ª sub camada ^ {número de elétrons na sub camada} …
Portanto, para V, o a configuração do elétron logicamente é: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 3
Uma maneira mais simples de expressar isso é substituindo parte da configuração do elétron que corresponde a um gás nobre por [símbolo de gás nobre]. Como neste caso, 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 é a configuração eletrônica de Argônio (Ar), portanto, a estrutura eletrônica de V pode ser escrita como:
[Ar ] 4s ^ 2 3d ^ 3
Caso o conceito de configuração do elétron ainda não esteja claro, verifique este vídeo da Bozeman Science que explica como escreva configurações de elétrons, nos diga como fazer a tabela acima e pode esclarecer quaisquer outras dúvidas que você possa ter sobre os conceitos básicos deste tópico.
RESPOSTA A SEU PROBLEMA –
De acordo com o método acima, a configuração eletrônica de Cr deve ser : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 4 ou [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 4 MAS em vez disso é: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 1 3d ^ 5 ou [Ar] 4s ^ 1 3d ^ 5 e, portanto, viola o Princípio de Aufbau, que afirma que os elétrons orbitando um ou mais átomos preenchem os níveis de energia mais baixos disponíveis ) antes de preencher os níveis superiores.
Para entender e por que isso ocorre, é importante perceber que uma subcamada que está exatamente meio cheia é mais estável do que uma subcamada parcialmente cheia que não está meio cheia. Um elétron se move da subcamada 4s para preencher 1/2 da subcamada 3d, o que dá ao átomo maior estabilidade, então a mudança é favorável.
É importante entender que esta é uma exceção anormal ao princípio de Aufbau . O tungstênio (W) tem a mesma valência do cromo, mas, ao contrário do Cr, o W segue o princípio de Aufbau. Outro metal que não segue este princípio é o cobre (Cu), que tem uma configuração eletrônica de: [Ar] 4s ^ 1 3d ^ {10}, em vez de [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 9 (para preencher o orbital d ; subníveis completamente preenchidos são mais estáveis do que subníveis parcialmente preenchidos).
Resposta
A resposta curta é que existe um conjunto complicado de interações entre os elétrons e o núcleo, bem como entre os próprios elétrons. Isso é o que acaba produzindo uma configuração eletrônica.
Prosseguindo ao longo dos elementos, o padrão nas configurações eletrônicas se assemelha a uma trajetória de voo. Pode haver um pouco de turbulência ao longo do caminho, mas após cada solavanco ou dois, a trajetória de vôo retorna ao normal.
Alguns dos solavancos são causados pelo fato de que nos blocos de f, completo ou sub-conchas preenchidas pela metade tornam-se atraentes, tanto que pode haver uma corrida um pouco indigna para chegar a tais configurações. Portanto, o cromo, por exemplo, gosta de se adotar e adotar uma configuração 3d5 4s1 em vez dos esperados 3d4 s2. Os efeitos relativísticos podem desempenhar um papel. Assim, Lr é 7p1 7s2 em vez do esperado 5d1 6s2.
Os pontos importantes são:
- As configurações de elétrons são para átomos neutros, isolados e de estado fundamental. Quantos químicos já trabalharam com átomos isolados? Claro, alguns espectroscopistas de fase gasosa sabem, mas quase todos os experimentos de química geral são feitos em solução aquosa. Quase toda química industrial é feita em fases condensadas. Quase toda a química orgânica é feita em solução. Veja: Por que ensinar a configuração eletrônica dos elementos que fazemos?
- Como os íons são mais importantes do que os átomos gasosos isolados para quase todos os átomos, e os íons importantes não têm configurações eletrônicas anômalas, há poucos motivos para se preocupar com as configurações eletrônicas anômalas dos átomos. Você ficará melhor se concentrando nas configurações de elétrons “características” sem anomalias nas ocupações dos orbitais d e s nos elementos de transição ou orbitais d, s e f nos elementos de transição internos. Ver: Wulfsberg G 2000, Inorganic Chemistry, University Science Books, Sausalito, California, p. 3.
Por exemplo, considere as configurações eletrônicas dos cátions trivalentes dos lantanídeos:
+4 +2 | +4 +2
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd | Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
½f ½f | f f
f1 f2 f3 f4 F5 f6 f7 | f8 f9 10 11 12 13 14
Sem irregularidades! Aqui:
½f = Eu + 2 (4f7) gosta de emular Gd + 3 (4f7);
f = Yb + 2 (4f14) gosta de emular Lu + 3 (4f14 )
Então há Ce + 4 (f0), que gosta de atingir o núcleo vazio de seu progenitor lantanídeo, ou seja, La + 3 (f0); e Tb + 4 (f7) atingindo a mesma configuração preenchida pela metade que Gd + 3 (f7).
Veja: Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, vol. 2 Vysshaya Shkola, Moscou (em russo), p. 118)