Aula 28 — Diagrama de Pauling e subníveis de energia
50 minObjetivo 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 subsunçoresPerguntar: dentro de uma mesma camada de energia, todos os elétrons têm exatamente a mesma energia?
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoMostrar 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 dialogadaCada 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 proximalPraticar 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 independenteExercícios 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 · ConsolidaçãoA 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.