3.10- Classifique as seguintes configurações eletrônicas como: Estado fundamental; estado excitado; estado proibido.
(d) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{1}

Passo 1

O enunciado dá a configuração eletrônica
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;3d^{1}
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):
2+2+6+2+6+1 = 19.
Logo o átomo neutro associado tem número atômico Z=19, que é o elemento potássio ( \mathrm{K}).

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 (n+\ell): orbitais com menor valor de n+\ell se enchem antes; se empatar, enche primeiro o menor n.
  • Exemplo da ordem baixa de energia (relevante aqui):
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < \dots
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital (definido por n,l,m) comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: em subníveis degenerados (como os p, d), 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 Z=19 (potássio):
  • Até 3p está completa: isto é o gás nobre argônio [Ar].
  • O próximo elétron entra no orbital de menor energia após [Ar], que é 4s (porque 4s tem n+\ell=4 e 3d tem n+\ell=5).
    Logo a configuração fundamental do potássio é
[Ar]\;4s^{1}
ou, expandindo,
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{1}.

Passo 5

Comparar a configuração dada com a de estado fundamental para Z=19:
  • A configuração dada tem um elétron em 3d e nenhum em 4s.
  • A configuração fundamental espera um elétron em 4s (ou seja, 4s^{1}), não em 3d.
Interpretação física: a configuração dada pode ser obtida a partir do estado fundamental promovendo o elétron 4s para 3d:
[Ar]\;4s^{1}\quad\longrightarrow\quad[Ar]\;3d^{1}.
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 3d.

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. 2p^{7}), 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 ( s até 2, p até 6, d até 10) e o total corresponde a um átomo neutro ( Z=19), então não é proibida.
  • Também não contradiz a possibilidade de existência física: estados excitados com elétrons em 3d e sem 4s existem experimentally como estados excitados.

Passo 7

Observação sobre possíveis confusões:
  • Alguém pode pensar em escândio ( \mathrm{Sc}, Z=21) pois Sc tem um elétron em 3d na sua configuração, porém Sc tem também 4s^{2}: [Ar]4s^{2}3d^{1}. 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 4s para 3d).

Passo 8

Como responder rápido numa prova (receita prática):
  1. Conte elétrons para achar Z.
  2. Escreva a configuração do estado fundamental usando a ordem de Aufbau.
  3. 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 n+\ell na prova!

Resposta

Estado excitado.