2A. 22 Dê a configuração eletrónica do estado fundamental e o número de elêrrons desemparelhados de cada um dos seguintes ions:
;
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o íon
:
- a configuração eletrónica do estado fundamental;
- o número de elétrons desemparelhados nessa configuração.
Informações relevantes (dados que vou usar):
- O número atômico do silício é
, portanto o átomo neutro de Si tem elétrons. - O íon
tem perdido 4 elétrons, logo tem elétrons no total.
Passo 2
Vamos recordar regras básicas — tudo de forma prática para a prova:
- Capacidade dos subníveis: o subnível
comporta no máximo elétrons, comporta , comporta e assim por diante. (Isso vem dos números quânticos e do princípio de exclusão de Pauli.) - Ordem de preenchimento (princípio de Aufbau): preenche-se primeiro os orbitais de menor energia. Para elementos leves a ordem relevante é
- Regra de Hund (para orbitais degenerados, como os três
): os elétrons ocupam primeiro orbitais vazios com spins paralelos antes de emparelhar. - Regra de remoção de elétrons em íons (grupo principal): ao formar cátions, removem-se elétrons primeiro do nível com maior número quântico principal
(ou seja, do orbital mais externo). Para Si (nível ) removem-se elétrons de e antes dos níveis .
Passo 3
Construindo a configuração eletrónica do átomo neutro de Si passo a passo (preenchendo pela ordem de energia):
- Primeiro
: → consome elétrons (restam ). - Depois
: → consome elétrons (restam ). - Depois
: → consome elétrons (restam ). - Depois
: → consome elétrons (restam ). - Finalmente
: → consome os últimos elétrons.
Logo, a configuração do Si (neutro) é
Passo 4
Formação do íon
: remover
elétrons do átomo neutro. Pela regra de remoção (remoção do nível com maior
primeiro), tiram-se primeiro os elétrons do
e do
:
- Retirar os
elétrons do ( ). - Retirar os
elétrons do ( ).
Após remover esses
elétrons, restam
elétrons distribuídos nos dois primeiros níveis. Assim a configuração do íon é
Observação conceitual curta: essa configuração é idêntica à do gás nobre néon (
), diz-se que
é isoeletrônico com
.
Passo 5
Determinar o número de elétrons desemparelhados:
- Na configuração
todos os subníveis , e estão completamente preenchidos. - Um subnível completamente preenchido tem todos os elétrons emparelhados (cada orbital
contém 2 elétrons de spins opostos).
Portanto o número de elétrons desemparelhados em
é
.
Resposta
Número de elétrons desemparelhados: