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Aula 28 — Diagrama de Pauling e subníveis de energia

50 min

Objetivo geral

Compreender o Diagrama de Pauling e os subníveis de energia, refinando a distribuição eletrônica além das camadas.

Objetivos específicos

  • Reconhecer os subníveis de energia (s, p, d, f) e sua capacidade máxima de elétrons.
  • Aplicar o Diagrama de Pauling para determinar a ordem de preenchimento dos subníveis.
  • Reconhecer que a ordem energética de preenchimento não é a mesma que a ordem geométrica das camadas.

Conhecimentos prévios

  • Distribuição eletrônica em níveis de energia (Módulo 1, Aula 12).

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_QuiAula28_Apresentacao.pptx.
  • O Diagrama de Pauling completo, com as diagonais de preenchimento, para leitura guiada.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

Perguntar: dentro de uma mesma camada de energia, todos os elétrons têm exatamente a mesma energia?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Mostrar que o subnível 4s é preenchido antes do subnível 3d, mesmo a camada 3 sendo mais interna que a camada 4, e perguntar: por que a ordem de preenchimento não segue simplesmente a ordem das camadas? Obstáculo a nomear: achar que a distribuição eletrônica segue sempre a ordem geométrica das camadas (1, 2, 3, 4...), sem perceber que a ordem energética de preenchimento é diferente.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Cada camada de energia se divide em subníveis, identificados pelas letras s, p, d e f, cada um com capacidade máxima específica de elétrons: s (2), p (6), d (10) e f (14). O Diagrama de Pauling organiza esses subníveis em diagonais que indicam a ordem real de preenchimento por energia crescente, que não coincide exatamente com a ordem das camadas: por exemplo, o subnível 4s tem energia menor que o subnível 3d, sendo preenchido antes dele, mesmo pertencendo a uma camada mais externa. A ordem de preenchimento seguindo o diagrama é: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — zona de desenvolvimento proximal

Praticar coletivamente a leitura do Diagrama de Pauling, seguindo as diagonais para determinar a ordem de preenchimento dos subníveis até um ponto específico.

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Exercícios de aplicação: usar o Diagrama de Pauling para determinar a ordem de preenchimento de subníveis até um número de elétrons dado.

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação

A ordem de preenchimento por energia, não pela geometria das camadas, é o que o Diagrama de Pauling revela.

Avaliação formativa

Verificar se os alunos aplicam corretamente o Diagrama de Pauling para determinar a ordem de preenchimento dos subníveis de energia.

Lista de exercícios

1. Por que o subnível 4s é preenchido antes do subnível 3d, mesmo a camada 3 sendo mais interna que a camada 4?

Gabarito: Porque a ordem de preenchimento segue a energia crescente dos subníveis, não a ordem geométrica das camadas; o subnível 4s tem energia menor que o 3d, sendo preenchido primeiro, segundo o Diagrama de Pauling.

2. Quantos elétrons, no máximo, cabem em um subnível d?

Gabarito: 10 elétrons.

3. Qual é a ordem de preenchimento dos subníveis até o subnível 3p, segundo o Diagrama de Pauling?

Gabarito: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p.

Observações e extensão

Prepara diretamente a distribuição eletrônica em subníveis conectada à posição na Tabela Periódica, tema da próxima aula.