2A. 20 Dé a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes ions:
\mathrm{Sr}^{2+};

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para o íon \mathrm{Sr}^{2+}:
  • encontrar a configuração eletrônica no estado fundamental;
  • determinar o número de elétrons desemparelhados.
Informações relevantes que vou usar (retiradas da tabela periódica / conhecimento atômico):
  • o número atômico do estrôncio é \mathrm{Z}=38 (logo o átomo neutro tem 38 elétrons).
  • o elétron é removido para formar um cátion; o íon pedido é \mathrm{Sr}^{2+} (dois elétrons a menos que o átomo neutro).

Passo 2

Regras e conceitos que vamos aplicar (explicados com calma):
  • Princípio da construção (Aufbau): ao formar a configuração do átomo neutro, preenchemos orbitais em ordem de energia crescente: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, etc. Vou usar isso para escrever a configuração do átomo neutro.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos. Isso explica os expoentes (como s^2, p^6, etc.).
  • Regra de Hund: dentro de um subnível (ex.: p, d) os elétrons ocupam orbitais degrais com spins paralelos antes de emparelhar — isso importa para contar elétrons desemparelhados.
  • Formação de cátions (ordem de remoção): ao formar íons positivos de elementos do bloco s e p, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais com maior número quântico principal n. Por exemplo, para metais alcalinos-terrosos (grupo 2, como \mathrm{Sr}) os elétrons 5s são removidos antes de quaisquer elétrons em 4d ou 4p. Em suma: primeiro remove-se de n maior.

Passo 3

Montando a configuração eletrônica do átomo neutro \mathrm{Sr} ( \mathrm{Z}=38) passo a passo:
  • Preenchendo até o gás nobre anteriormente imediato (cripto: \mathrm{Kr}, criptônio) obtemos a configuração completa
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6.
  • Isso soma 36 elétrons, que é exatamente a configuração do gás nobre \mathrm{Kr}. Então podemos escrever a configuração do estrôncio neutro em forma abreviada como
\mathrm{Sr}:\\ [\mathrm{Kr}]\,5s^2.
Essa forma é a maneira rápida e segura de representar a configuração do átomo neutro.

Passo 4

Formando o íon \mathrm{Sr}^{2+}:
  • Para obter \mathrm{Sr}^{2+} removemos dois elétrons do átomo neutro. Pela regra de remoção, tiramos primeiro os elétrons do orbital com maior n, aqui o 5s.
  • Removendo 2 elétrons de 5s^2 sobra nenhum elétron no 5s. Portanto a configuração do íon é simplesmente o gás nobre anterior:
\mathrm{Sr}^{2+}:\\ [\mathrm{Kr}].

Passo 5

Contando elétrons desemparelhados em \mathrm{Sr}^{2+}:
  • A configuração [\mathrm{Kr}] corresponde à distribuição completa dos subníveis até 4p: todos os subníveis s, p e d incluídos até esse nível estão preenchidos (ex.: 4p^6, 3d^{10}, etc.).
  • Subníveis totalmente preenchidos têm todos os elétrons emparelhados (cada orbital com dois elétrons). Logo não há elétrons desemparelhados.
  • Portanto o número de elétrons desemparelhados em \mathrm{Sr}^{2+} é 0.

Passo 6

Dica rápida para a prova (para memorizar e acelerar): elementos do grupo 2 (alcalino-terrosos) sempre formam o cátion +2 com configuração do gás nobre imediatamente anterior. Assim, sem escrever toda a cadeia, ao ver \mathrm{Sr}^{2+} pode-se rapidamente responder: configuração = [\mathrm{Kr}] e desemparelhados = 0. Força aí — isso aparece muito em prova!

Resposta

\mathrm{Sr}^{2+}:\\ [\mathrm{Kr}], elétrons desemparelhados =0

Exercícios relacionados