3.13- Qual(is) dos seguintes íons ou átomos possuem propriedades paramagnéticas:
a) Cl -
b) Na+
c) Co
d) P

Passo 1

O enunciado pergunta quais dos quatro átomos/íons listados possuem propriedades paramagnéticas. As opções são:
  • a) \mathrm{Cl}^-
  • b) \mathrm{Na}^+
  • c) \mathrm{Co}
  • d) \mathrm{P}
Informações dadas (implícitas no enunciado):
  • Cada espécie deve ser classificada como paramagnética (possui elétrons desemparelhados) ou diamagnética (todos os elétrons emparelhados).
  • Não há mais dados; usar números atômicos padrão e regras de configuração eletrônica para decidir.

Passo 2

O que significa ser paramagnético? Vou explicar bem devagarinho, como se estivéssemos revisando no caderno:
  • Um átomo/íon é paramagnético quando tem pelo menos um elétron desemparelhado. Esses elétrons têm momento magnético que faz a espécie ser atraída por um campo magnético externo.
  • Um átomo/íon é diamagnético quando todos os elétrons estão emparelhados; aí os momentos magnéticos se cancelam e a espécie é fracamente repelida por campo magnético.
    As ferramentas que vamos usar para verificar isso são:
  • Princípio de Aufbau (preenchimento dos orbitais por ordem de energia).
  • Princípio de exclusão de Pauli (cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos).
  • Regra de Hund (ao preencher orbitais degenerados, como os três 3p ou os cinco 3d, primeiro coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar).

Passo 3

Como vamos proceder (passo-a-passo prático para a prova):
  1. Determinar o número total de elétrons de cada espécie (usando o número atômico e o sinal do íon).
  2. Escrever a configuração eletrônica (usando a abreviação do gás nobre quando conveniente).
  3. Contar quantos elétrons ficam desemparelhados (aplicar Hund e Pauli).
  4. Se houver pelo menos um elétron desemparelhado, a espécie é paramagnética; caso contrário, é diamagnética.
Agora aplico isso a cada opção.

Passo 4

  • Número atômico do cloro: \,Z=17.
  • Como é \mathrm{Cl}^-, ganhou um elétron: número de elétrons =17+1=18.
Configuração eletrônica (escrevo na forma compacta e também expandida):
\mathrm{Cl}^-:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6
Observação: essa configuração é idêntica à do gás nobre [\mathrm{Ar}].
Contagem de elétrons desemparelhados:
  • Todas as subcamadas estão completas ( 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^6), ou seja, nenhum elétron desemparelhado.
Conclusão para \mathrm{Cl}^-: diamagnético (não é paramagnético).

Passo 5

  • Número atômico do sódio: \,Z=11.
  • Como é \mathrm{Na}^+, perdeu um elétron: número de elétrons =11-1=10.
Configuração eletrônica:
\mathrm{Na}^+:\;1s^2\,2s^2\,2p^6
Observação: essa configuração é igual à de [\mathrm{Ne}].
Contagem de elétrons desemparelhados:
  • Todas as subcamadas estão completas; nenhum elétron desemparelhado.
Conclusão para \mathrm{Na}^+: diamagnético (não é paramagnético).

Passo 6

  • Número atômico do cobalto: \,Z=27.
  • É neutro, logo número de elétrons =27.
Configuração eletrônica usual (forma canônica):
\mathrm{Co}:\;[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^7
(Nota rápida: para muitos metais de transição o importante é o total de elétrons na subcamada 3d; aqui temos sete elétrons 3d.)
Agora contamos os elétrons e aplicamos Hund na subcamada 3d:
  • A subcamada 3d tem cinco orbitais degenerados. Colocamos os 7 elétrons assim:
    1. primeiro coloca-se 1 elétron em cada um dos cinco orbitais ( 5 elétrons, todos desemparelhados);
    2. sobram 2 elétrons que irão emparelhar em dois desses orbitais.
  • Portanto o número de elétrons desemparelhados é 5-2=3.
Conclusão para \mathrm{Co}: possui 3 elétrons desemparelhados, logo é paramagnético.

Passo 7

  • Número atômico do fósforo: \,Z=15.
  • É neutro, então número de elétrons =15.
Configuração eletrônica:
\mathrm{P}:\;[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^3
Contagem de elétrons desemparelhados na subcamada 3p^3:
  • A subcamada 3p tem três orbitais degenerados; com três elétrons, pela regra de Hund cada orbital fica com um elétron (todos com spins paralelos).
  • Assim existem 3 elétrons desemparelhados.
Conclusão para \mathrm{P}: possui elétrons desemparelhados, logo é paramagnético.

Passo 8

Resumo e dica rápida para prova:
  • Paramagnetismo ⇄ existência de elétrons desemparelhados.
  • Procedimento rápido em prova: calcule o número total de elétrons, escreva a configuração (ou apenas a subcamada relevante), conte os desemparelhados aplicando Hund.
  • Aqui, \mathrm{Co} e \mathrm{P} têm elétrons desemparelhados; \mathrm{Cl}^- e \mathrm{Na}^+ não.

Resposta

c) \mathrm{Co}
d) \mathrm{P}

Exercícios relacionados