Valence Electrons

Looking at valence electrons to figure out reactivity

Até agora, nós aprendemos um pouco sobre como determinar as configurações

eletrônicas.

Vamos ver se nós podemos usar esta informação para agrupar elementos

na tabela periódica e então adivinhar o que eles podem fazer

quando eles reagem com outros elementos.

Então vamos somente descobrir as configurações eletrônicas de

alguns elementos só por um pouco de prática.

Então, o lítio, aqui mesmo.

O que lhe parece?

A configuração eletrônica do lítio.

Você tem a primeira camada, é 1s2.

Dois elétrons lá.

E então você tem 2s1.

E algumas vezes, só para ser rápido, para ter notação,

você pode imaginar que a configuração eletrônica do lítio é

exatamente a mesma coisa que a configuração eletrônica do hélio - esta

é a configuração eletrônica do hélio - mais o 2s1.

Isto também poderia ter sido escrito como - vou fazer isto em

azul claro - poderia também ter sido escrito como hélio, 2s1.

O que essencialmente significa que a configuração eletrônica do lítio

é exatamente o que teria escrito para

a configuração eletrônica do hélio, e então você

escreveria 2s1.

Você pode fazer isto várias vezes.

Digamos que se nós quiséssemos descobrir a configuração

eletrônica do ferro.

Ao invés de passar pela coisa toda, você sabe, é

1s2, e então é 2s2, e 2p6.

Ao invés de fazer tudo, você pode só dizer, OK,

o ferro tem a mesma configuração eletrônica.

Então você pode dizer que a configuração eletrônica do ferro é

a mesma coisa que a configuração eletrônica do argônio.

Então eu vou somente colocar argônio entre colchetes.

E então você tem 4s2.

E então você tem um, dois, três, quatro, cinco, seis.

Então d6.

E nós descobrimos que quando você está na subcamada d, ou

quando você está no bloco d da tabela periódica, você está

na verdade preenchendo a camada anterior.

Então quando nós estamos no quarto período, no bloco-d, nós estamos

preenchendo a terceira camada.

Então 3d6.

E alguém perguntou - e esta é uma questão

interessante - por que isto acontece?

Por que não continua apenas?

Por que não ocupa a quarta camada d?

E o modo como eu penso sobre isto - e isto é tudo intuição, e

as coisas no nível atômico realmente começam a se tornar, em

alguns níveis, não-intuitivas - mas o modo como eu penso a respeito é que

à medida que o átomo vai aumentando de tamanho, há mais espaços

entre os orbitais anteriores.

Por exemplo, isto é só como eu visualizo isto.

Se a minha primeira camada se parece com isto.

Vamos dizer que o s é parecido com isto.

E então, se eu simplesmente cortá-lo, vamos dizer que os p's se parecem

com algo assim.

Esta é talvez a segunda camada.

Os p's se parecem com isto.

E então o próximo lugar que um elétron possa querer estar

deve ser na terceira camada, certo?

Então a terceira camada seria como isto.

E então você preenche a terceira camada p.

Isto é somente uma intuição.

Não é exatamente assim que um elétron se pareceria.

Talvez a terceira camada p se parecesse com algo assim.

Se parece como isto.

E então se parecesse com isto.

E então você está na quarta camada.

Então você está fazendo a quarta camada.

O subnível s pode se parece com algo assim.

E então ao invés de imediatamente começar o próximo

nível p, você está no bloco-d agora.

Então isto é - deixe-me só escrever alguns rótulos - 4s.

Este é 3s.

Este é 3p.

Este é 2p.

Este é 2s.

E então 1s está dentro do 2s.

Então você não tem que se preocupar muito com isto.

Mas a minha intuição por trás do porque os orbitais d fica preenchido

é porque agora, à medida que o átomo vai aumentando, você

tem estes espaço entre os orbitais anteriores.

Então agora, após preencher o subnível 4s, ou o orbital 4s -

então este é o 4s aqui - aqui, nós voltamos e preenchemos o

orbital 3d.

Então nós vamos retornando e vamos preenchendo estes

espaços aqui.

Então este é um estado de energia menor que este.

Precisa de mais energia para amontoar um elétron de volta à camada

3d, lá.

Mas então, uma vez que você fez isto, agora você está pronto para então ir para

o nível 4p, que pode se parecer com algo assim.

Então um elétron preferiria ir para outra camada, que é a

quarta camada, do que preencher as camadas 3d.

Mas uma vez que preenche a quarta camada, preenche

aqueles espaços no meio.

E conforme o elétron vai aumentando, há

mais e mais espaços entre eles.

Então eventualmente, quando o elétron fica grande o bastante,

haverá espaços entre os níveis d, e

aí é onde os orbitais d e onde os orbitais

f irão.

Esta é a minha intuição por trás de seu trabalho.

E obviamente, quando estamos lidando na escala atômica,

ao que me diz respeito, este é o melhor que eu posso fazer.

Mas bastante justo.

Isto não era o que eu queria fazer aqui, mas esta foi uma boa

questão, sobre o por que você vai e preenche a terceira camada

quando nós estamos no quarto período?

Bastante justo.

Esta é uma forma fácil de escrever a configuração eletrônica do ferro.

A razão porque eu estou fazendo tudo isto é para descobrir quantos

elétrons você tem na camada mais externa.

No caso do lítio, você tem um elétron na sua

camada mais exterior, certo?

Esta é a sua camada mais exterior aqui.

Você tem um elétron.

E você poderia ter feito a mesma coisa aqui mesmo.

No caso do ferro, quantos elétrons na

camada mais externa?

Lembre-se, a camada mais externa é o período em que você está.

E esta é a camada mais externa.

Então apesar de que estes são elétrons de maior energia -

leva mais energia para preencher estes na camada de menor

energia - são estes que estão na camada de energia de fora, a

quarta camada, que vão ser

aqueles que vão reagir.

E quantos são?

Tem dois.

E esta é uma coisa importante.

Então tem dois aqui.

Tem dois na camada de fora aqui.

E na verdade, haverá dois para qualquer um destes

em rosa aqui.

Qualquer um daqueles no bloco-d, o que acontece?

Você preenche qualquer período que você esteja dentro.

Digamos que você está no período cinco aqui.

Certo?

Você terá 5s1.

5s2.

E então você voltará e preencherá

a camada 4d.

Certo?

Mas em termos de quantos elétrons você tem na

camada mais externa, neste caso a quinta camada, você

terá dois elétrons.

Então todos estes vão ter os elétrons em suas

camadas mais externas.

No caso destes, os elétrons mais externos serão

4s2, certo?

Porque então você retornará e preencherá o 3d, mas os mais

externos são 4s2.

Então este também tem dois elétrons na

sua camada mais externa.

Quantos este grupo tem?

E eu acabei de usar uma palavra que eu não se se eu já defini

antes, mas os grupos são as colunas na tabela periódica.

E como você pode ver, todos eles tem padrões para eles.

Tudo neste primeiro grupo tem um elétron na sua

camada mais exterior.

Se você não acredita em mim, olhe para o hidrogênio.

A configuração eletrônica do hidrogênio é 1s1.

A sua camada mais externa é 1s.

Tem um elétron lá.

Certo?

E isto é verdade para todos estes.

Todos estes caras tem dois elétrons em

suas camadas mais externas.

Estes caras tem os mesmos dois elétrons.

Nós podemos ver desta forma, nas suas camadas mais externas, mas

então eles vão e preenchem a camada d.

Mas em termos de suas camadas mais

externas, somente dois elétrons.

Uma vez que você preenche o bloco-d, ou você vai preenchendo de volta,

no caso do quarto período, você vai e preenche

o terceiro sub-orbital d.

Então você volta a preencher a quarta camada de novo.

Agora o bloco p, certo?

Então este aqui vai ter três elétrons

em seu orbital mais externo.

Ou você pode dizer três elétrons de valência.

Isto é quatro, cinco, seis, sete, e oito.

Deixe-me fazer mais um, caso você não esteja acreditando em mim.

Qual é a configuração eletrônica do Sn.

Isto é, o quê, selênio?
[é estanho, na verdade]

Eu não tenho certeza.

Mas vamos dizer Sn.

Qual é a sua configuração eletrônica?

Vai ter a mesma configuração

eletrônica do criptônio.

Sim, este elemento é o criptônio.

Existe tal elemento.

Então ele terá a mesma configuração

eletrônica do criptônio.

Então eu poderia ter descoberto a configuração eletrônica

do criptônio só por percorrer toda a tabela

periódica, mas esta é só uma maneira mais rápida de se fazer.

Mesma coisa que o criptônio, e então tem 5s2.

Então retorna e preenche o bloco-d.

Então tem 10 aqui.

Logo, 4d10.

E então começa a preencher o bloco-p na

quinta camada novamente.

Logo, 5p2.

Então quantos elétrons de valência ele tem?

Elétrons de valência, ou elétrons na

camada mais exterior?

Bem, qual é a camada mais externa?

É a quinta camada.

Então estes e estes.

Estes elétrons tem um estado de energia maior que estes.

Levou um pouco mais de energia para amontoá-los de volta dentro

das camadas anterios do que levou para colocar

estes no orbital s.

Mas se você falar sobre os elétrons que vão reagir, e

isto é o porque eu estou enfatizando eles, estes são os elétrons

que vão reagir com outros átomos. Ou algumas vezes

somente com outros elétrons, até mesmo.

Este tem quatro elétrons externos.

E você vê isto aqui mesmo.

Quatro elétrons externos.

E uma vez que os elétrons externos, para a maior parte,

são aqueles que você vai se preocupar, existe uma - eu

acho que você pode dizer, uma notação onde você só desenha

os elétrons mais externos.

Então, digamos que, para o hidrogênio, você pode escrever assim.

Onde você está somente desenhando os elétrons mais externos, de valência.

Elétrons de valência são somente os elétrons mais externos.

Você pode escrevê-los assim.

Você pode escrevê-los assim.

Mas isto diz, hei, eu só tenho um elétron

externo para o hidrogênio.

Se eu quisesse desenhá-lo para o ferro?

Ferro, aqui mesmo?

Como posso fazer isto?

Eu tenho dois elétrons na minha camada mais externa, então o ferro eu

posso somente fazer desta forma.

E elétrons, eles tendem a serem emparelhados.

Então se eu tenho, digamos que eu quisesse pegar o exemplo do,

se este é o Sn, este é o selênio.
(não, é o estanho)

Deixe-me fazer o carbono.

Carbono, eu tenho quatro elétrons na minha camada mais externa.

Então o carbono eu posso escrever assim.

Ou se eu não quisesse emparelhar eles, em teoria eu poderia escrever

eles assim também.

E agora eles estão prontos para reagirem com outras coisas.

Agora o que isto diz pra mim sobre, sabe, este tem

um elétron em sua camada mais externa.

Estes azuis, estes gases nobres - e nós falaremos um

pouco sobre eles em um segundo - tem oito elétrons

na camada mais externa.

Como isto me ajuda quando eu estou na verdade tentando descobrir

como as coisas reagem?

Bem, acontece que todos os átomo querem ter oito

elétrons em sua camada mais exterior.

E este número é importante.

Oito.

Eles querem ter oito elétrons em

sua camada mais externa.

Esta é a configuração mais estável para os átomos. Ou eu

acho que você pode dizer que, em algum nível, é um estado de energia melhor

para o átomo.

E por que é o número oito?

Bem, isto é algo para se pensar.

Este é outro número fundamental que

apenas salta da natureza.

E eu pensei um pouco à respeito.

Deve ser algo sobre os átomos na camada mais externa,

quando você tem oito, eles ressoam bem uns com os outros.

E eles de alguma forma não ficam no caminho uns dos outros.

Ou não querem se afastar uns dos outros.

Eu não sei a resposta para isto.

E francamente, se alguém puder realmente responder a questão do

porque oito, exatamente porque oito, eles podem fazer uma boa carreira

para si mesmos em física ou química.

Mas através de experimentações, tem sido bem estabelecido

que átomos querem ter oito elétrons em

sua camada mais externa.

Então a questão é, se você estiver lidando com algo como,

digamos que você esteja trabalhando com o potássio.

Certo?

O potássio tem um elétron em sua camada mais externa.

Digamos que você tem material como o cloro, que tem sete

elétrons na camada mais externa.

O que você acha que vai acontecer se você colocar algum

potássio perto de algum cloro?

O que vai acontecer?

Bem, qual é a forma mais fácil de o cloro

ter oito elétrons?

Bem, tem sete em sua camada mais externa.

Qual a forma mais fácil?

Bem, ele irá querer ganhar um elétron muito, muito mesmo.

E qual é a forma mais fácil para o potássil de ter oito

elétrons na sua camada mais externa?

Bem, se ele perder este um elétron, então ele terá

oito elétrons em sua camada mais externa, certo?

A sua camada mais externa não será mais a quarta camada.

Será a terceira camada.

Mas haverá oito elétrons na terceira camada.

A sua configuração irá então se parecer com a do argônio se ele perder

este um elétron.

Então ele estará em um estado mais estável.

Então, se você coloca sódio na presença de cloro, o que

irá acontecer?

Este elétron quer pular fora do sódio pra valer de modo que

o sódio possa ter oito elétrons em sua camada

mais externa, ou tenha uma configuração eletrônica igual a do argônio.

E aquele elétron vai pular para o cloro, e então o

cloto vai ter oito elétrons em sua camada

mais externa, e também terá uma configuração

eletrônica como a do argônio.

E então, como você pode imaginar, este grupo aqui, que

são chamados de metais alcalinos.

E nós vamos falar provavelmente no próximo vídeo o porque

eles são chamados de metais.

Este grupo aqui, metais alcalinos.

E eles tendem a excluir o hidrogênio, e

nós falaremos sobre isto.

Estes realmente querem doar os seus elétrons.

E por causa disso, eles são muito, muito reativos,

especialmente se você colocar eles na presença destes elementos,

estes elementos amarelos aqui, que são

chamados de halogênios.

Estes realmente, realmente querem pegar os elétrons de outras

coisas, porque eles precisam somente de um para chegar a oito.

Eles normalmente querem dar elétrons, porque eles só

tem que dar um para chegar a oito.

E a razão porque o hidrogênio, na verdade, não está incluído é

porque o hidrogênio não quer dar o seu elétron

tanto quanto estes caras.

Esta regra que a sua camada mais externa quer chegar a oito,

isto é verdade para todos, exceto para

o hidrogênio e o hélio.

Hidrogênio e hélio, como eles tem uma camada,

eles estão felizes só com dois elétrons.

E então com o hidrogênio, é claro, você pode perder um elétron, mas

pode tão facilmente ganhar um elétron e ser feliz, porque

terá uma primeira camada completa.

mas todos estes outros, estes metais alcalinos, eles querem

muito doar elétrons.

Quando pessoas na química falam sobre natureza metálica, elas estão

realmente falando sobre o quanto alguma coisa quer

doar os seus elétrons.

De qualquer forma, eu estou sem tempo agora.

No próximo vídeo, nós continuaremos discutindo os grupos

na tabela periódica e quaisquer tendências que nós possamos

verificar a partir delas.