3.13- Qual(is) dos seguintes íons ou átomos possuem propriedades paramagnéticas:
a) Cl -
b) Na+
c) Co
d) P
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)
- b)
- c)
- d)
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
ou os cinco , 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):
- Determinar o número total de elétrons de cada espécie (usando o número atômico e o sinal do íon).
- Escrever a configuração eletrônica (usando a abreviação do gás nobre quando conveniente).
- Contar quantos elétrons ficam desemparelhados (aplicar Hund e Pauli).
- 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:
. - Como é
, ganhou um elétron: número de elétrons .
Configuração eletrônica (escrevo na forma compacta e também expandida):
Observação: essa configuração é idêntica à do gás nobre
.
Contagem de elétrons desemparelhados:
- Todas as subcamadas estão completas (
), ou seja, nenhum elétron desemparelhado.
Conclusão para
: diamagnético (não é paramagnético).
Passo 5
- Número atômico do sódio:
. - Como é
, perdeu um elétron: número de elétrons .
Configuração eletrônica:
Observação: essa configuração é igual à de
.
Contagem de elétrons desemparelhados:
- Todas as subcamadas estão completas; nenhum elétron desemparelhado.
Conclusão para
: diamagnético (não é paramagnético).
Passo 6
- Número atômico do cobalto:
. - É neutro, logo número de elétrons
.
Configuração eletrônica usual (forma canônica):
(Nota rápida: para muitos metais de transição o importante é o total de elétrons na subcamada
; aqui temos sete elétrons
.)
Agora contamos os elétrons e aplicamos Hund na subcamada
:
- A subcamada
tem cinco orbitais degenerados. Colocamos os elétrons assim: - primeiro coloca-se
elétron em cada um dos cinco orbitais ( elétrons, todos desemparelhados); - sobram
elétrons que irão emparelhar em dois desses orbitais.
- primeiro coloca-se
- Portanto o número de elétrons desemparelhados é
.
Conclusão para
: possui
elétrons desemparelhados, logo é paramagnético.
Passo 7
- Número atômico do fósforo:
. - É neutro, então número de elétrons
.
Configuração eletrônica:
Contagem de elétrons desemparelhados na subcamada
:
- A subcamada
tem três orbitais degenerados; com três elétrons, pela regra de Hund cada orbital fica com um elétron (todos com spins paralelos). - Assim existem
elétrons desemparelhados.
Conclusão para
: 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,
e têm elétrons desemparelhados; e não.
Resposta
c)
d)
d)