14{ }^{\text {a }} QUESTÃO

Faça a distribuição eletrônica do cátion bivalente do elemento cádmio:

Passo 1

O enunciado pede a distribuição eletrônica do cátion bivalente do elemento cádmio. Informações dadas (ou que precisamos usar):
  • O elemento é cádmio (símbolo químico \mathrm{Cd}).
  • Queremos o cátion bivalente, isto é \mathrm{Cd}^{2+}.
  • O número atômico do cádmio é \mathrm{Z}=48 (logo o átomo neutro tem 48 elétrons; o cátion \mathrm{Cd}^{2+} terá 48-2=46 elétrons).

Passo 2

Relembrando as regras essenciais para montar a distribuição eletrônica (explicação didática e simples):
  • Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam orbitais em ordem de energia crescente. Isso significa preencher primeiro orbitais com menor energia.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode comportar no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (mesma energia, como os três orbitais p ou os cinco orbitais d), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhá-los.
Para os elementos que envolvem as camadas s e d próximas (como cádmio), é útil lembrar a ordem de preenchimento até onde precisamos:
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;5s,\;4d,\ldots
Isto significa que, ao construir o átomo neutro de cádmio, os elétrons que vêm depois do gás nobre \mathrm{Kr} (que contém 36 elétrons) são colocados primeiramente em 5s e depois em 4d.

Passo 3

Construindo a configuração eletrônica do átomo neutro de cádmio passo a passo (contando elétrons):
  • O gás nobre \mathrm{Kr} corresponde a 36 elétrons, então é prático usar a notação abreviada [\mathrm{Kr}] para representar os primeiros 36 elétrons.
  • O cádmio neutro tem 48 elétrons, então sobram 48-36=12 elétrons para distribuir além de [\mathrm{Kr}].
  • Segundo a ordem de preenchimento, os próximos níveis recebem 5s^2 (consome 2 elétrons). Restam 12-2=10 elétrons.
  • Os 10 elétrons restantes ocupam 4d, formando 4d^{10}. Agora não há elétrons sobrando.
Portanto a configuração do átomo neutro de cádmio pode ser escrita como
[\mathrm{Kr}]\,5s^{2}\,4d^{10}.

Passo 4

Explicando por que, ao formar cátions de metais de transição, os elétrons são removidos do orbital s e não do orbital d:
  • Embora na construção do átomo neutro o orbital 5s seja preenchido antes do 4d, quando o átomo perde elétrons a energia relativa dos orbitais muda. O orbital 5s fica com energia efetiva maior (mais fácil de remover elétrons) do que o 4d no íon.
  • Consequência prática: para formar cátions, removem-se primeiro os elétrons ns (a camada externa s) antes de remover elétrons do (n-1)d.
  • Exemplos rápidos: para \mathrm{Fe} a perda vai de [\mathrm{Ar}]\,4s^{2}\,3d^{6} para [\mathrm{Ar}]\,3d^{6} ao formar \mathrm{Fe}^{2+}. O mesmo princípio vale para \mathrm{Cd}.

Passo 5

Aplicando isso ao caso pedido ( \mathrm{Cd}^{2+}):
  • O átomo neutro tem configuração [\mathrm{Kr}]\,5s^{2}\,4d^{10}.
  • Ao formar \mathrm{Cd}^{2+} removem-se dois elétrons, e esses dois elétrons vêm do orbital 5s.
  • Depois de remover 5s^{2}, restam os 10 elétrons no 4d.
Logo a configuração eletrônica do cátion bivalente é
[\mathrm{Kr}]\,4d^{10}.

Passo 6

Interpretações e observações úteis para a prova (curtas e práticas):
  • Número de elétrons em \mathrm{Cd}^{2+}: 48-2=46 elétrons.
  • \mathrm{Cd}^{2+} tem um subnível 4d^{10} preenchido — todos os elétrons estão emparelhados nessa camada d, portanto o íon é diamagnético (não possui momento magnético de spin resultante).
  • Forma curta e comum de escrever a configuração: [\mathrm{Kr}]\,4d^{10}. Guarde isso: sempre cheque primeiro o átomo neutro, depois remova elétrons do ns.

Resposta

[\mathrm{Kr}]\,4d^{10}

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