3.10- Classifique as seguintes configurações eletrônicas como: Estado fundamental; estado excitado; estado proibido.
(e) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{10} 3 s^{2} 3 p^{5}

Passo 1

O enunciado pede para classificar a configuração eletrônica abaixo como: Estado fundamental; estado excitado; ou estado proibido.
A configuração fornecida é 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{10}\;3s^{2}\;3p^{5}.
Informações que temos do enunciado:
  • A sequência de subníveis e ocupações listada acima é a única informação fornecida.
  • A tarefa é apenas classificar essa configuração em uma das três categorias pedidas.

Passo 2

Regras básicas que vou usar (explicadas passo a passo, sem pressupor que já conhece):
  1. Cada orbital pode comportar no máximo dois elétrons (devido ao princípio de exclusão de Pauli). Isso significa que a capacidade de uma subcamada depende do número de orbitais que ela tem.
  2. O número de orbitais de uma subcamada com número quântico azimutal l é dado por 2l+1. Cada orbital comporta 2 elétrons, então a capacidade máxima da subcamada é
\text{capacidade} = 2(2l+1).
  1. Valores práticos dessa fórmula para as subcamadas mais comuns:
  • Para s ( l=0): 2(2\cdot0+1)=2. Logo s cabe no máximo 2 elétrons.
  • Para p ( l=1): 2(2\cdot1+1)=6. Logo p cabe no máximo 6 elétrons.
  • Para d ( l=2): 2(2\cdot2+1)=10. Logo d cabe no máximo 10 elétrons.
  • Para f ( l=3): 2(2\cdot3+1)=14. Logo f cabe no máximo 14 elétrons.
Essas capacidades vêm diretamente do número de orbitais disponíveis em cada tipo de subcamada e do fato de que cada orbital aceita até 2 elétrons com spins opostos.

Passo 3

Aplicando a regra de capacidade à configuração dada, olha cada termo e compare com o máximo aceitável:
  • 1s^{2}: subcamada 1s tem máximo 2 — aqui há 2, então está dentro do permitido.
  • 2s^{2}: subcamada 2s tem máximo 2 — aqui há 2, está ok.
  • 2p^{10}: subcamada 2p tem máximo 6 (conforme o cálculo para p). Aqui a configuração diz que há 10 elétrons na subcamada 2p.
  • 3s^{2}: subcamada 3s tem máximo 2 — há 2, ok.
  • 3p^{5}: subcamada 3p tem máximo 6 — há 5, ok.
A observação crucial: a ocupação indicada em 2p^{10} excede o máximo teórico de 6 elétrons para qualquer subcamada p. Isso significa que, independentemente de outras considerações (ordem de preenchimento, número atômico, etc.), a escrita 2p^{10} viola a regra de capacidade de subcamadas.

Passo 4

Para entender melhor o que isso implica na prática (dica de prova):
  • Uma verificação rápida que sempre funciona em prova: percorra cada termo da configuração e compare o expoente com a capacidade máxima da subcamada correspondente (s:2, p:6, d:10, f:14). Se qualquer expoente for maior que a capacidade, a configuração é impossível.
  • Para treinar: se a configuração fosse 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{5} (note o 2p^{6}, não 2p^{10}), isso corresponderia a 2+2+6+2+5=17 elétrons, que é a configuração do átomo de cloro ( \text{Cl}) em seu estado fundamental. Ou seja, um pequeno erro no expoente transforma uma configuração válida em inválida.
  • Outra dica: some os elétrons para saber o número atômico implícito; a configuração dada soma \,2+2+10+2+5=21 elétrons. Mas o fato de o total bater com um número atômico conhecido não salva a configuração se alguma subcamada está sobrecarregada (a regra de capacidade é absoluta).

Passo 5

Resumo didático e receita de bolso (para fazer rápido na prova):
  • Passo A: Verifique cada subcamada: s\le2, p\le6, d\le10, f\le14.
  • Passo B: Se alguma subcamada tiver mais elétrons do que o máximo, a configuração é inválida (proibida).
  • Passo C: Se todas as subcamas estiverem com ocupação aceitável, então verifique ordem de preenchimento (Aufbau), princípio de exclusão de Pauli e regra de Hund para decidir se é estado fundamental ou excitado.
    Boa notícia: o passo A resolve rapidinho muitos itens de prova — é o primeiro e mais simples teste a fazer.

Resposta

Estado proibido

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