3.10- Classifique as seguintes configurações eletrônicas como: Estado fundamental; estado excitado; estado proibido.
(e)
(e)
Passo 1
O enunciado pede para classificar a configuração eletrônica abaixo como: Estado fundamental; estado excitado; ou estado proibido.
A configuração fornecida é
.
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):
-
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.
-
O número de orbitais de uma subcamada com número quântico azimutal
é dado por . Cada orbital comporta 2 elétrons, então a capacidade máxima da subcamada é
- Valores práticos dessa fórmula para as subcamadas mais comuns:
- Para
( ): . Logo cabe no máximo 2 elétrons. - Para
( ): . Logo cabe no máximo 6 elétrons. - Para
( ): . Logo cabe no máximo 10 elétrons. - Para
( ): . Logo 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:
-
: subcamada tem máximo 2 — aqui há , então está dentro do permitido. -
: subcamada tem máximo 2 — aqui há , está ok. -
: subcamada tem máximo (conforme o cálculo para ). Aqui a configuração diz que há elétrons na subcamada . -
: subcamada tem máximo 2 — há , ok. -
: subcamada tem máximo 6 — há , ok.
A observação crucial: a ocupação indicada em
excede o máximo teórico de
elétrons para qualquer subcamada
. Isso significa que, independentemente de outras considerações (ordem de preenchimento, número atômico, etc.), a escrita
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
(note o , não ), isso corresponderia a elétrons, que é a configuração do átomo de cloro ( ) 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
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:
, , , . - 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