O princípio de Aufbau

RKA12MC – Olá, meu amigo ou minha amiga! Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda a mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, neste vídeo, vamos conversar sobre o princípio de Aufbau. Em vídeos anteriores, nós conversamos sobre a ideia dos orbitais e que cada orbital corresponde a um nível de energia. Em cada nível de energia que um átomo possui, teremos subníveis de energia. Inclusive, desenvolvemos a configuração eletrônica de alguns átomos neutros baseados na ideia de níveis e subníveis de energia. Neste vídeo, vamos praticar um pouco mais sobre a configuração eletrônica dos átomos, mas, para isso, vamos aprender sobre a ideia do princípio de Aufbau. A palavra Aufbau vem do alemão e basicamente significa construção. Então, o que vamos ver aqui é o princípio da construção. E, sem dúvida, esta é uma forma útil de pensar sobre as configurações eletrônicas além do cálcio. Bem, vamos nos aquecer aqui um pouco antes de conversar sobre o princípio em si. Você consegue me dizer qual é a configuração eletrônica do neon? Pause este vídeo e pense sobre isso. E, como dica, eu vou te fornecer aqui uma tabela periódica para você trabalhar. Então, vai lá! Pause o vídeo e faça isso. Eu vou ficar aqui esperando você. E aí? Pensou nisso? Vamos fazer isso juntos aqui agora? O neon tem um número atômico igual a 10. E, se estamos falando sobre um átomo de neon neutro, ele também terá dez elétrons. Os dois primeiros vão preencher a primeira camada, ou o primeiro nível de energia, portanto, temos 1s². Em seguida, os próximos dois vão preencher o subnível 2s no segundo nível, então teremos 2s². Ainda temos mais seis elétrons para chegar a dez, não é? Eles vão preencher o subnível 2p da segunda camada, então teremos 2p⁶. Então, qual é a ordem dos subníveis que acabamos de preencher? Bem, primeiro, nós preenchemos 1s, depois 2s, e depois 2p. Você também pode ver isso na tabela periódica dos elementos. Nesta primeira linha, estamos preenchendo a primeira camada. Na segunda linha, estamos preenchendo a segunda camada. Agora, o que vai acontecer se a gente fizer isso com o argônio? Se a gente for para o argônio, como que a configuração eletrônica vai ficar? Pause o vídeo e pense sobre isso. Bem, podemos usar a configuração de gás nobre, que também é chamada de notação de gás nobre. Podemos escrever aqui que temos a configuração eletrônica do neon, mas, aí, adicionamos elétrons em nossa terceira camada. Então, temos a configuração eletrônica do neon, e aí, em seguida, teremos dois elétrons na camada 3s. Teremos aqui 3s². E aí, para chegar a 18 elétrons, precisamos ainda distribuir mais seis elétrons, já que temos dois elétrons distribuídos até agora. Sendo assim, vamos ter esses seis elétrons no subnível 3p. Então, teremos 3p⁶ aqui. Neste diagrama aqui, passamos de 2s para 2p para encher o neon. Aí, quando a gente foi para o argônio, a gente colocou aqui 3s e 3p. Ok. Agora qual é a configuração eletrônica do cálcio? Pause o vídeo e pense sobre isso. O cálcio tem 20 prótons, então um cálcio neutro terá 20 elétrons. Portanto, dois elétrons a mais que o argônio. Sendo assim, podemos construir essa configuração eletrônica a partir do argônio e ver para onde os demais elétrons vão. O legal é que [é] aqui que o princípio de Aufbau fica interessante. Bem, existe um subnível 3d, mas, no caso do cálcio, em vez destes dois elétrons estarem no subnível 3d, eles acabam indo para o subnível 4s. Então, a configuração eletrônica do cálcio é a mesma que a do argônio, mas, em vez de ser 3d² aqui em cima, vamos direto para o 4s². E é por isso que eu estava desenhando este diagrama assim. É algo que você frequentemente verá em uma aula introdutória de química. Você preenche 1s¹ primeiro. Sem surpresas. Você preencheu a primeira camada. Aí, você preenche 2s; depois preenche 2p. E aí você preencheu a segunda camada. Aí, você vai para o 3s. Uma vez, novamente, sem surpresas. Aí, a gente vai para 3p. E, agora, temos uma surpresa. E é aí que este diagrama e o princípio de Aufbau se tornam úteis. Para fins de configuração eletrônica, se você está pensando sobre o potássio ou o cálcio, os elétrons extras vão agora para o subnível 4s. Beleza! Vamos pensar agora sobre como é a configuração eletrônica do escândio? Pause este vídeo e pense sobre isso aí novamente. Bem, o escândio tem um próton a mais que o cálcio. Ele tem 21 prótons e, se for neutro, também vai ter um elétron a mais em relação ao átomo de cálcio neutro. Sendo assim, eu vou ter uma configuração eletrônica semelhante. Assim, podemos nos basear no argônio. Temos dois elétrons na subcamada 4s, então eu vou escrever 4s². E o princípio de Aufbau descreve isso através deste pequeno diagrama aqui. Sendo assim, teremos um elétron aqui no subnível 3d, ou seja, temos aqui 3d¹. E esta é a configuração eletrônica para o escândio. Agora, se o princípio de Aufbau te fez pensar que você está preenchendo 4s primeiro, e aí depois você começa a preencher 3d, tome cuidado com isso! Se você realmente estivesse construindo um átomo de escândio, a gente começaria com o núcleo contendo 21 prótons. Aí, ao distribuir os elétrons, teríamos 18 elétrons até o 4s². A partir daí, faltam três elétrons para serem distribuídos. O primeiro desses elétrons não vai direto para o 4s, ele vai primeiro para o 3d. Aí, depois, os outros dois que serão colocados no 4s. Muita gente se confunde com isso, mas, basicamente, é assim que ocorre. Bem, eu não quero te confundir muito com isso. Eu só fiz aqui um pequeno comentário para que você já saiba sobre isso. Afinal, o objetivo desse vídeo é pensar sobre a configuração eletrônica e como o princípio de Aufbau pode ser útil para isso. Agora, para fins de configuração eletrônica, temos aqui 3d, depois 4p, e depois vamos para o 5s. E é por isso que você vai ver este diagrama diversas vezes ao longo de sua vida escolar. Enfim, a grande lição aqui é que o princípio de Aufbau e este diagrama são úteis para configurações eletrônicas, e pode ser muito útil pensar sobre isso quando você está construindo esses átomos, elétron por elétron. Mas, se você realmente quer a verdade precisa e exata, uma vez que você vai além do cálcio, fica um pouquinho mais complicado. Agora, uma outra coisa que eu quero conversar com você, com base no que acabamos de aprender, é sobre os padrões na tabela periódica dos elementos. Sendo assim, para quais elementos nós estamos construindo o nosso subnível s? Bem, você pode ver que todos estes elementos bem aqui, nestas duas primeiras colunas, estamos construindo o subnível s. Só que parece que tem algo faltando aqui, não é? Existe algo a mais que nós estamos construindo o nosso subnível s? Bem, desse ponto de vista, podemos pensar no hélio ocupando esse lugar, afinal, estamos construindo o subnível 1s nele, não é? Aí, por conta disso, podemos dizer que estes elementos aqui estão todos no bloco-s. Agora, quais elementos estão construindo os seus subníveis p? Bem, todos estes aqui estão construindo os seus subníveis p ou estão completando eles. E, por causa disso, todos estes elementos formam um bloco que chamamos de bloco-p. E estes elementos aqui no meio, bem aqui, em que o escândio é um deles, são chamados de bloco-d. Agora, uma razão pela qual as pessoas podem chamar este bloco de bloco-d é que, se você realmente pensar no princípio de Aufbau como a construção de átomos, pode ser tentador dizer: "Olha! Estamos construindo aqui na quarta linha o subnível 3d, ou na quinta linha o subnível 4d". Bem, agora, sabemos que isso não é verdade. Mas, do ponto de vista da configuração eletrônica, pode parecer assim. E é por isso que este bloco aqui é chamado de bloco-d. E eu vou deixar isto aqui assim, ok? Bem, eu espero que você tenha compreendido tudo o que a gente conversou aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço, e até a próxima!