3.11- Quantos elétrons desemparelhados existem nos átomos de:
(d) Zn

Passo 1

O enunciado pergunta quantos elétrons desemparelhados existem no átomo de zinco (Zn). Informação relevante que vamos usar imediatamente:
  • Símbolo químico: Zn.
  • Número atômico de Zn (número de elétrons no átomo neutro): 30.

Passo 2

Explicando as regras básicas que vamos usar — sem pressa, devagarinho:
  • Princípio de Aufbau (princípio da construção): os elétrons ocupam os orbitais de menor energia primeiro. A ordem habitual (simplificada) de preenchimento é: 1s,\,2s,\,2p,\,3s,\,3p,\,4s,\,3d,\,4p,\dots.
  • Princípio de exclusão de Pauli: em um mesmo orbital (por exemplo, 3d específico) cabem no máximo dois elétrons, e esses dois têm spins opostos (ou seja, ficam “emparelhados”).
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (por exemplo, os cinco orbitais 3d), os elétrons ocupam primeiro orbitais diferentes com spins paralelos para maximizar o número de elétrons desemparelhados, até que cada orbital tenha um elétron; só depois começam a parear.
Vou usar essas regras para construir a configuração eletrônica de Zn e então contar quantos elétrons ficam desemparelhados.

Passo 3

Vamos escrever a configuração eletrônica completa do Zn seguindo a ordem de preenchimento e somando os elétrons até 30.
Preenchimento por camadas (cada termo entre parênteses mostra quantos elétrons foram adicionados):
  • 1s^2 → 2 elétrons (total acumulado: 2)
  • 2s^2 → +2 (total: 4)
  • 2p^6 → +6 (total: 10)
  • 3s^2 → +2 (total: 12)
  • 3p^6 → +6 (total: 18)
  • 4s^2 → +2 (total: 20)
  • 3d^{10} → +10 (total: 30)
Escrevendo isso como configuração completa:
\text{Zn: }1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}.
E usando a notação do gás nobre (atalho), como o argônio (\text{Ar}) tem 18 elétrons:
\text{Zn: }[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}.

Passo 4

Agora vamos analisar onde podem existir elétrons desemparelhados. Lembrete prático:
  • Em um orbital escrito como s^2 os dois elétrons estão pareados (um spin para cima, outro para baixo).
  • Em um conjunto de orbitais degenerados como d (cinco orbitais d), se o expoente for 10 isso significa que há 10 elétrons distribuídos nesses cinco orbitais; como cada orbital comporta no máximo 2 elétrons, 10 elétrons preenchem exatamente 5 orbitais com 2 elétrons em cada — ou seja, todos pareados.
Aplicando isso ao Zn:
  • O termo 4s^2 indica que os dois elétrons do orbital 4s estão pareados → contribui com 0 elétrons desemparelhados.
  • O termo 3d^{10} indica que os dez elétrons ocupam completamente os cinco orbitais 3d, com dois elétrons em cada orbital → todos esses estão pareados também → contribui com 0 elétrons desemparelhados.
Somando as contribuições:
\text{nº de elétrons desemparelhados} = 0 + 0 = 0.ºé

Passo 5

Dica rápida para a prova (pra ficar esperto): quando vir elementos de transição com configuração d^{10} s^2 (como Zn, Cd, Hg no estado fundamental), a resposta costuma ser sempre zero elétrons desemparelhados — os orbitais d estão cheios e o orbital s também está emparelhado. Serve como atalho se o tempo estiver curto.

Resposta

Zn: 0 elétrons desemparelhados.

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