3.10- Classifique as seguintes configurações eletrônicas como: Estado fundamental; estado excitado; estado proibido.
(d)
(d)
Passo 1
O enunciado dá a configuração eletrônica
e pede para classificá‑la como: Estado fundamental; estado excitado; ou estado proibido.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- A configuração listada é exatamente os ocupantes de cada subnível.
- Não há outras restrições dadas (por ex. carga do íon), então devemos interpretar como configuração de um átomo neutro.
- A tarefa é decidir se essa distribuição de elétrons é a correta (estado fundamental), uma distribuição possível mas não a mais estável (estado excitado), ou uma distribuição impossível (proibida).
Passo 2
Contar o número total de elétrons da configuração (faça isso na prova para identificar o elemento):
Logo o átomo neutro associado tem número atômico
, que é o elemento potássio (
).
Passo 3
Relembrar como se determina a configuração no estado fundamental (aula curta sobre o princípio de preenchimento):
- Regra de Aufbau (ordem de energia): os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia. Uma forma prática é a regra
: orbitais com menor valor de se enchem antes; se empatar, enche primeiro o menor . - Exemplo da ordem baixa de energia (relevante aqui):
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital (definido por
) comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos. - Regra de Hund: em subníveis degenerados (como os
, ), preencher com spins paralelos primeiro para minimizar repulsão (não será decisivo aqui, mas é bom lembrar).
Passo 4
Usar a ordem anterior para escrever a configuração de menor energia (estado fundamental) para o átomo com
(potássio):
- Até
está completa: isto é o gás nobre argônio . - O próximo elétron entra no orbital de menor energia após
, que é (porque tem e tem ).
Logo a configuração fundamental do potássio é
ou, expandindo,
Passo 5
Comparar a configuração dada com a de estado fundamental para
:
- A configuração dada tem um elétron em
e nenhum em . - A configuração fundamental espera um elétron em
(ou seja, ), não em .
Interpretação física: a configuração dada pode ser obtida a partir do estado fundamental promovendo o elétron
para
:
Essa promoção é um processo de excitação: o elétron foi levado para um orbital de maior energia relativa ao estado fundamental do átomo neutro. Não viola a exclusão de Pauli (cada subnível ocupa-se com no máximo a sua capacidade) nem excede a capacidade do subnível
.
Passo 6
Verificar se a configuração seria “proibida” por alguma regra:
- Configuração proibida ocorreria se algum subnível tivesse mais elétrons do que sua capacidade (por ex.
), ou se houvesse contradição com a contagem de elétrons para átomo neutro, ou uma violação clara de Pauli. - No nosso caso cada subnível tem ocupação aceitável (
até 2, até 6, até 10) e o total corresponde a um átomo neutro ( ), então não é proibida. - Também não contradiz a possibilidade de existência física: estados excitados com elétrons em
e sem existem experimentally como estados excitados.
Passo 7
Observação sobre possíveis confusões:
- Alguém pode pensar em escândio (
, ) pois Sc tem um elétron em na sua configuração, porém Sc tem também : . A configuração dada NÃO tem dois elétrons a mais (ela tem apenas 19 elétrons), por isso não é a configuração do Sc nem do seu estado fundamental. - Portanto a única interpretação consistente para a configuração dada como átomo neutro é a de um potássio excitado (um elétron promovido de
para ).
Passo 8
Como responder rápido numa prova (receita prática):
- Conte elétrons para achar
. - Escreva a configuração do estado fundamental usando a ordem de Aufbau.
- Compare com a dada. Se a dada tem elétrons em orbitais de energia superior enquanto os inferiores estão vazios de forma que poderia vir de uma promoção, então é estado excitado. Se viola capacidade de subnível ou Pauli, é proibida. Se coincide com a configuração de menor energia, é estado fundamental.
Força aí — você consegue: conte, compare e aplique a regra de
na prova!
Resposta
Estado excitado.