Distribuição electrónica em níveis de energia

Niels Bohr cientista dinamarquês, no seu modelo da estrutura atómica, de entre vários aspectos, procurou explicar a disposição dos electrões (maneira como os electrões estão colocados ou arrumados) na electrosfera. Assim, Bohr formulou os seguintes princípios:

O átomo apresenta um núcleo positivo e está rodeado de electrões (negativos).

A electrosfera está dividida em regiões denominadas camadas, que são orbitas ou linhas bem definidas. O electrão na electrosfera encontra-se sempre numa determinada camada.
A cada camada ou orbita corresponde um valor de energia bem definido para o sistema núcleo-electrão.

De com o Modelo de Bohr, os electrões na electrosfera têm uma distribuição específicas em camadas, também chamadas de níveis de energia. A esta ordenação chamamos de distribuição electrónica ou estrutura electrónica.

Bohr designou as camadas pelas letras K, L, M, N, O, P, Q, respectivamente, a contar do núcleo para a electrosfera. As camadas correspondem aos níveis de energia “n” que assumem valores numéricos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, contados a partir do mais próximo do núcleo ao mais afastado.

Segundo Bohr, os electrões ocupam as diferentes camadas, distribuindo-se por ordem crescente de energia, dos níveis de menor quantidade de energia para os de maior quantidade.

Significa que os electrões dispõe-se, primeiro, no primeiro nível (n = 1) e quando este nível estiver preenchido, passa-se a preencher o segundo nível (n = 2), assim sucessivamente. Portanto, só se distribuem electrões nos níveis de energia superiores quando os inferiores estiverem totalmente preenchidos.

Quando é que um nível de energia está totalmente preenchido?

Experiências realizadas revelam que existe um número máximo de electrões permitido em cada nível de energia ou camada. De acordo com o estabelecido por Stoner:

1ª regra: o número máximo de electrões por nível de energia é calculado com base na fórmula N = 2n2 onde n representa o número de níveis de energia.
2ª regra: o número máximo de electrões permitido no último nível de energia é 8, com exceção do 1º nível, que só pode conter no máximo dois electrões.

Observe a tabela a seguir:

Tabela 3: níveis de energia ou carnadas

Nível de energia	Camada	Número de electrões máximos (N)
n = 1 (1º nível de energia)	K	2 × 12 = 2
n = 2 (2º nível de energia)	L	2 × 22 = 8
n = 3 (3º nível de energia)	M	2 × 32 = 18
n = 4 (4º nível de energia)	N	2 × 42 = 32
n = 5 (5º nível de energia)	O	2 × 52 = 50
n = 6 (6º nível de energia)	P	2 × 62 = 72
n = 7 (7º nível de energia)	Q	2 × 72 = 98

Os electrões do último nível de energia permitido de um átomo são chamados electrões de valência. Estes electrões são especialmente importantes pois situam-se no nível com mais energia do átomo e são responsáveis pelo modo como o átomo reage com outros.

Consideremos um exemplo: o átomo de sódio (Na) tem 11 electrões, A sua distribuição electrónica é feita da seguinte maneira:

1º nível (K) – 2 electrões
2º nível (L) – 8 electrões
3º nível (M) – 1 electrão

A representação da distribuição electrónica para o átomo de sódio pode ser 2:8:1.

A estrutura de um átomo também pode ser representada esquematicamente. Os diferentes níveis de energia eletrónicos são representados por circunferências com pontos que indicam os electrões.

Relação entre estrutura atómica e Tabela Periódica

Segundo os princípios de distribuição electrónica baseados na teoria de Bohr, depois de efectuada a distribuição electrónica de um átomo:

O número electrões que aparecem na última camada, corresponde ao grupo em que se localiza o elemento na Tabela Periódica.
O número de camadas (ou quantidade total de níveis de energia), indica o período onde se localiza o elemento na Tabela Periódica.

Portanto, quando se pretende conhecer a localização de um elemento químico na Tabela Periódica, isto é, saber qual o grupo e o período em que o elemento químico se encontra, basta conhecermos o número atómico desse elemento e fazermos a distribuição electrónica.

O número total de electrões que estarão na última camada corresponde ao grupo onde o elemento se localiza e o número total de camadas ou de níveis de energia corresponderá ao período no qual estará localizado.

O grupo é indicado ou escrito em numeração romana, enquanto que o número de período, escreve-se usando a numeração normal.

Por exemplo: para o átomo de sódio (11Na) temos a respectiva distribuição electrónica e sua localização:

K = 2e–; L = 8e–; M = 1e–.