2A. 19 Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes ions:
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o íon
: (a) a configuração eletrônica do estado fundamental e (b) o número de elétrons desemparelhados. Informações relevantes que já sabemos (não estou pedindo nada, só listando):
- O número atômico do níquel é
. - O íon
tem três elétrons a menos que o átomo neutro, ou seja tem elétrons.
Passo 2
Vou lembrar como se escreve a configuração eletrônica do átomo neutro de níquel (
) no estado fundamental. Pela regra de Aufbau (preenchimento de orbitais) e ordem prática de energia para os elétrons, a configuração do níquel neutro é
Aqui
representa o gás nobre argônio com
elétrons (camada interna),
significa dois elétrons no orbital
e
significa oito elétrons nos orbitais
.
Explicação rápida do porquê disso: ao preencher os orbitais do início, o orbital
normalmente recebe elétrons antes do
, então o
fica com
elétrons e o
com
no níquel neutro.
Passo 3
Agora: como formamos cátions a partir do átomo neutro? Retiramos elétrons. A regra prática para metais de transição é que, ao ionizar, os elétrons do orbital
são removidos antes dos do
, mesmo que
tenha sido preenchido antes. Em palavras simples: embora o
seja preenchido primeiro, quando o átomo perde elétrons o
fica energeticamente acima do
e é esvaziado primeiro.
Portanto, para
devemos tirar três elétrons do
retirando primeiro os dois de
e depois mais um de
.
Passo 4
Aplicando a remoção:
- Retirando os
elétrons de : (ou simplesmente nesse passo intermediário). - Retirando mais
elétron de : .
Portanto a configuração eletrônica do íon
no estado fundamental é
Passo 5
Agora vamos determinar o número de elétrons desemparelhados em
. Para isso usamos a regra de Hund: ao distribuir elétrons em orbitais de mesma energia (os cinco orbitais
), primeiro coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos (maximizar o spin total), e só depois se comecem a emparelhar.
Distribuição de
elétrons nos
orbitais
seguindo Hund:
- Colocar
elétron em cada um dos orbitais: já temos elétrons, todos desemparelhados. - Restam
elétrons que devem formar pares em dois desses orbitais já ocupados.
Assim a ocupação por orbital fica (em número de elétrons):
.
Contando os spins não pareados, há
orbitais com apenas um elétron cada, logo existem
elétrons desemparelhados.
Passo 6
Resumo didático rápido para você lembrar na prova:
- Escreva a configuração do átomo neutro (para
: ). - Para cátions de metais de transição, remova primeiro os elétrons
, depois os . - Conte os elétrons restantes nos
e aplique Hund para achar quantos ficam desemparelhados (distribua um em cada orbital até preencher os cinco, depois emparelhe).
Força aí! Se quiser, posso desenhar o diagrama de orbitais
com setas para ficar ainda mais claro.