2A. 19 Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes ions:
\mathrm{W}^{7+};

Passo 1

O que o enunciado pede e o que já temos:
  • Pede a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do íon \mathrm{W}^{7+}.
  • Informação importante (implícita): o tungstênio neutro tem número atômico Z=74, ou seja, tem 74 elétrons no estado neutro. O íon \mathrm{W}^{7+} tem 74-7=67 elétrons.
  • Não há outras informações externas; vamos usar as regras usuais de preenchimento de orbitais e a regra de remoção de elétrons para íons.

Passo 2

Relembrando como escrever a configuração eletrônica de um átomo neutro:
  • Usa-se a ordem de energia dos orbitais (regra de Aufbau) para preencher elétrons: níveis com menor energia enchem primeiro. Para elementos pesados como W, a configuração conhecida do tungstênio neutro é
\text{W (neutro)}: [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{4}\,6s^{2}.
Explicação curta: [\mathrm{Xe}] representa o gás nobre xenônio (até 5p^6), depois preenchem-se os orbitais 4f, 5d e 6s conforme a ordem de energia observada experimentalmente.

Passo 3

Como se removem elétrons para formar íons (regra prática):
  • Ao formar cátions de elementos de transição, primeiro removem-se os elétrons do orbital com maior número quântico principal n. Portanto, os elétrons 6s (com n=6) são removidos antes dos 5d (com n=5).
  • Em resumo: para W → retirar primeiramente os 6s, depois os 5d e, só se necessário, os 4f.

Passo 4

Aplicando a remoção de 7 elétrons em \mathrm{W}:
  • Começamos da configuração do neutro:
\text{W}: [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{4}\,6s^{2}.
  • Removendo 2 elétrons dos 6s (os primeiros a sair):
\text{após remover }2: [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{4}\,6s^{0}.ó
  • Ainda faltam remover 5 elétrons (porque o íon é 7+). Removemos então os 4 elétrons do 5d:
\text{após remover mais }4: [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{0}.ó
  • Já removidos 2+4=6 elétrons; falta remover mais 1. O próximo nível disponível é o 4f, então remove-se um elétron do 4f^{14}, ficando 4f^{13}.
  • Resultado final para \mathrm{W}^{7+}:
\mathrm{W}^{7+}: [\mathrm{Xe}]\,4f^{13}.

Passo 5

Determinar o número de elétrons desemparelhados em [ \mathrm{Xe}]\,4f^{13}:
  • O subnível 4f tem 2(2\ell+1)=14 elétrons no máximo (sete orbitais, \ell=3), cada orbital comporta até 2 elétrons com spins opostos.
  • Como há 13 elétrons no 4f, é útil pensar em “buracos”: 14-13=1 buraco. Um subnível com um elétron a menos do que o cheio tem a mesma contagem de spins desemparelhados que um subnível com 1 elétron (simetria elétron-buraco).
  • Alternativamente, raciocínio direto: para colocar 13 elétrons em 7 orbitais, primeiro coloca-se 1 em cada orbital (7 elétrons, todos desemparelhados) e depois emparelham-se elétrons até totalizar 13. Emparelhando 6 elétrons adicionais (para ir de 7 para 13) significa que 6 orbitais ficam com dois elétrons e 1 orbital fica com 1 elétron. Logo sobra exatamente 1 elétron desemparelhado.
  • Pelo princípio de Hund, a distribuição que minimiza a energia é essa (primeiro um por orbital, depois emparelhar), então o número de elétrons desemparelhados é
1.

Passo 6

Resumo didático / dicas para a prova (curto e prático):
  • Lembre: ao formar cátions a partir de transição, remova primeiro elétrons do orbital com maior n (ex.: 6s antes de 5d).
  • Para contar elétrons desemparelhados em subníveis parcialmente preenchidos, pode-se contar diretamente por orbitais (um por orbital antes de emparelhar) ou usar a ideia de “buracos”: para subníveis mais da metade cheios é muitas vezes mais fácil contar buracos ( 14-\,nº de elétrons no caso de f).
  • Exemplo rápido: 4f^{1} tem 1 desemp.; 4f^{7} tem 7 desemp.; 4f^{13} tem 14-13=1 desemp.

Resposta

\mathrm{W}^{7+}: [\mathrm{Xe}]\,4f^{13}
Número de elétrons desemparelhados: 1

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