2A. 20 Dé a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes ions:
;
Passo 1
O enunciado pede para cada íon: (i) a configuração eletrônica no estado fundamental; (ii) o número de elétrons desemparelhados.
Dados relevantes (extraídos do enunciado e da tabela periódica):
Dados relevantes (extraídos do enunciado e da tabela periódica):
- Íon considerado:
. - Número atômico do Escândio:
. Portanto, o átomo neutro tem elétrons. - Um íon
tem elétrons.
Passo 2
O que significa “estado fundamental” e quais regras vamos usar (aula rápida e prática):
- Estado fundamental: é a distribuição dos elétrons nos orbitais com a menor energia possível, obedecendo Pauli, Aufbau e Hund.
- Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): os elétrons ocupam orbitais de energia crescente. Uma ordem prática útil (simplificada) é:
Observe que, ao formar cátions, a ordem efetiva de remoção de elétrons costuma tirar primeiro os elétrons do orbital com maior número quântico principal . Por isso, ao ionizar metais de transição, geralmente se removem primeiro elétrons e depois . - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: dentro de um subnível (por exemplo,
), os elétrons ocupam orbitais distintos com spins paralelos antes de emparelhar.
Passo 3
Configuração eletrônica do átomo neutro de
(passo intermediário importante):
- Como
, a configuração do átomo neutro é Aqui representa a configuração do gás nobre argônio: que contém elétrons.
Passo 4
Como obter a configuração de
a partir de
:
- Para formar
remove-se elétrons do átomo neutro. Seguindo a regra prática para metais de transição, remove-se primeiro os elétrons do orbital com maior , ou seja, os , e depois o . - Remoção passo a passo:
retirar dois elétrons de : retirar mais um elétron (o terceiro) do : - Assim sobra a configuração correspondente a
elétrons, exatamente a configuração do argônio.
Passo 5
Escrevendo a configuração final e verificando consistência:
- Configuração eletrônica no estado fundamental de
: - Isso confere com o fato de que
tem elétrons (mesmo número do ).
Passo 6
Número de elétrons desemparelhados:
- Um átomo/íon com configuração
tem todos os subníveis totalmente preenchidos até : não há orbitais parcialmente ocupados. Portanto não há elétrons desemparelhados. - Número de elétrons desemparelhados em
: .