Última atualização: 29 de agosto de 2025

Como os Elétrons são Distribuídos em um Átomo?

As Camadas Eletrônicas: Notação K, L, M, N, O, P, Q

Origem e Princípio

Para descrever a distribuição dos elétrons ao redor do núcleo atômico, os físicos usam uma notação histórica simples: as camadas eletrônicas K, L, M, N, O, P e Q. Esta notação foi introduzida no início do século XX pelo físico Charles Barkla (1877-1944) durante o estudo dos raios X. Esta notação permite visualizar rapidamente como os elétrons são distribuídos por níveis de energia crescentes, desde a camada mais próxima do núcleo (K) até as camadas externas.

Correspondência com a Notação Moderna

Cada letra corresponde a um número quântico principal n:
Camada K: n = 1 (primeira camada, mais próxima do núcleo)
Camada L: n = 2 (segunda camada)
Camada M: n = 3 (terceira camada)
Camada N: n = 4 (quarta camada)
Camada O: n = 5 (quinta camada)
Camada P: n = 6 (sexta camada)
Camada Q: n = 7 (sétima camada)

Capacidade Máxima das Camadas

Cada camada pode conter um número máximo de elétrons definido pela fórmula 2n²:
Camada K (n=1): máximo 2 elétrons (2 × 1² = 2)
Camada L (n=2): máximo 8 elétrons (2 × 2² = 8)
Camada M (n=3): máximo 18 elétrons (2 × 3² = 18)
Camada N (n=4): máximo 32 elétrons (2 × 4² = 32) → O urânio atinge isso: K(2) L(8) M(18) N(32)
Camada O (n=5): máximo 50 elétrons (2 × 5² = 50) → Nunca atingido (o urânio tem apenas 21 elétrons em O)
Camada P (n=6): máximo 72 elétrons (2 × 6² = 72) → Nunca atingido
Camada Q (n=7): máximo 98 elétrons (2 × 7² = 98) → Nunca atingido

N.B.:
Na prática, nenhum elemento conhecido preenche completamente as camadas além de N. O elemento natural mais pesado, o urânio (Z=92), possui a configuração K(2) L(8) M(18) N(32) O(21) P(9) Q(2). O elemento sintético mais pesado confirmado, o oganessônio (Z=118), tem a configuração K(2) L(8) M(18) N(32) O(32) P(18) Q(8).

Estrutura Interna das Camadas: Subcamadas

Cada camada é dividida em subcamadas designadas pelas letras s, p, d, f:
Subcamada s: pode conter até 2 elétrons (1 orbital)
Subcamada p: pode conter até 6 elétrons (3 orbitais)
Subcamada d: pode conter até 10 elétrons (5 orbitais)
Subcamada f: pode conter até 14 elétrons (7 orbitais)

Camada K (n=1): contém apenas 1s (2 elétrons máx.)
Camada L (n=2): contém 2s e 2p (2 + 6 = 8 elétrons máx.)
Camada M (n=3): contém 3s, 3p e 3d (2 + 6 + 10 = 18 elétrons máx.)
Camada N (n=4): contém 4s, 4p, 4d e 4f (2 + 6 + 10 + 14 = 32 elétrons máx.)
Camada O (n=5): contém 5s, 5p, 5d e 5f (2 + 6 + 10 + 14 = 32 elétrons máx. teóricos, embora a subcamada 5g teórica não exista nos elementos conhecidos)
Camada P (n=6): contém 6s, 6p, 6d e 6f (2 + 6 + 10 + 14 = 32 elétrons máx. para as subcamadas conhecidas)
Camada Q (n=7): contém 7s, 7p e potencialmente 7d (apenas elétrons 7s e 7p são observados nos elementos conhecidos)

Notação Simplificada K(x) L(y) M(z) N(t)

Esta notação indica o número total de elétrons presentes em cada camada, sem detalhar as subcamadas. É particularmente útil para visualizar rapidamente a distribuição eletrônica global de um átomo.

Exemplos de Elementos

Hélio (2 elétrons): 1s² → K(2)
A camada K está completa e saturada.
Neônio (10 elétrons): 1s² 2s² 2p⁶ → K(2) L(8)
As camadas K e L estão completas e saturadas.
Sódio (11 elétrons): 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ → K(2) L(8) M(1)
As camadas K e L estão completas, a camada M contém apenas 1 elétron de 18 possíveis.
Argônio (18 elétrons): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ → K(2) L(8) M(8)
As camadas K e L estão completas. A camada M contém 8 elétrons, mas não está completa (as subcamadas 3s e 3p estão saturadas, mas 3d permanece vazia).
Cálcio (20 elétrons): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² → K(2) L(8) M(8) N(2)
Note que a subcamada 4s é preenchida antes da 3d, o que explica por que a camada M permanece com 8 elétrons.
Titânio (22 elétrons): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s² → K(2) L(8) M(10) N(2)
A camada M começa a ser preenchida com os elétrons 3d.

Ordem de Preenchimento das Camadas

A ordem de preenchimento não segue estritamente a ordem das camadas K, L, M, N... devido aos níveis de energia das subcamadas. A ordem geral é:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d...

Este princípio explica por que, por exemplo, o potássio (19 elétrons) tem a configuração K(2) L(8) M(8) N(1): o 19º elétron vai para 4s em vez de 3d porque a subcamada 4s tem energia mais baixa que 3d.

Importância desta Notação

A notação K, L, M, N, O, P, Q permite:
• Visualizar rapidamente a estrutura eletrônica global de um átomo
• Identificar facilmente a camada de valência (camada externa)
• Compreender as propriedades químicas relacionadas aos elétrons de valência
• Explicar a classificação dos elementos na tabela periódica
• Prever os estados de oxidação e a reatividade química dos elementos

Exemplos:

Bromo: A notação K(2) L(8) M(18) N(7) permite ver imediatamente que o bromo tem 7 elétrons em sua camada externa, sem ter que decifrar a longa configuração 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵.
Ferro: Da mesma forma, o ferro (Z = 26) com sua configuração 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² é resumido como K(2) L(8) M(14) N(2), mostrando claramente que seus 8 elétrons de valência (6 em 3d e 2 em 4s) explicam seus múltiplos estados de oxidação (+2 e +3).
Zinco: O zinco (Z = 30) com sua configuração 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² torna-se simplesmente K(2) L(8) M(18) N(2), revelando instantaneamente que sua subcamada 3d está completa e que apenas os 2 elétrons 4s participam nas reações, daí seu único estado de oxidação +2.

Estrutura eletrônica e afinidades químicas dos elementos

A reatividade química dos elementos tem sua origem em sua estrutura eletrônica, especialmente na configuração de sua camada de valência. A camada externa, ou camada de valência, determina a capacidade de um elemento de formar ligações químicas: os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons para atingir uma configuração estável, geralmente a do gás nobre mais próximo.

Essa tendência explica as afinidades químicas observadas: os metais alcalinos, com um único elétron de valência, o cedem facilmente para formar cátions; os halogênios, aos quais falta um elétron para completar sua camada externa, são ávidos por elétrons e formam ânions; enquanto os gases nobres, com sua camada de valência completa, permanecem quimicamente inertes. Entre esses extremos, os elementos de transição e os metaloides apresentam comportamentos intermediários, podendo formar vários tipos de ligações dependendo das condições.

A compreensão dessas relações estrutura-propriedade constitui a base da química moderna e permite prever o comportamento dos elementos em reações químicas.