2A.6 Dê a configuraçāo esperada para o estado fundamental de cada um dos seguintes ions:
;
Passo 1
O que o enunciado pede: dar a configuração eletrônica esperada, no estado fundamental, do íon
.
Informações relevantes dadas ou inferíveis imediatamente:
- O elemento zircônio tem número atômico
(ou seja, 40 prótons). - O íon
significa que o átomo neutro perdeu 4 elétrons, portanto o número de elétrons do íon é .
Passo 2
Lição rápida sobre como montar a configuração eletrônica (para quem não decorou tudo ainda):
- Princípios usados: regra de Aufbau (preencher orbitais de menor energia para maior), princípio de Pauli (cada orbital acomoda no máximo 2 elétrons com spins opostos) e regra de Hund (ao preencher orbitais degenerados, colocar um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de parear).
- Importante para metais de transição: na construção do átomo neutro muitas vezes o orbital
é preenchido antes do (por exemplo, para zircônio os orbitais tendem a ser ocupados antes do ).
Aplicando isso ao átomo neutro de zircônio:
- O zircônio neutro (
) tem configuração eletrônica padrão:
Aqui
representa a configuração do gás nobre criptônio com 36 elétrons, e em seguida vêm os elétrons dos níveis externos
que somam os 4 elétrons acima do núcleo fechado.
Passo 3
Regra prática para formar cátions de metais de transição (essencial para a prova):
- Ao remover elétrons para formar íons positivos de metais de transição, os elétrons do orbital
são geralmente removidos primeiro, antes dos elétrons do orbital . - Em outras palavras: embora em átomos neutros o
tenha sido preenchido antes do , na ionização o fica energeticamente mais alto e perde-se dele primeiro.
Exemplo ilustrativo (curto): se tivéssemos de formar
removeríamos primeiro os dois elétrons
, ficando com
. Isso mostra a ordem de perda.
Passo 4
Aplicando a remoção de elétrons para
:
- Começamos da configuração do neutro
. - Removemos os elétrons em ordem: primeiro os
(dois elétrons), depois os dois elétrons do . - Após remover 4 elétrons no total obtemos:
- Em termos de contagem: o íon fica com 36 elétrons, que é exatamente a configuração eletrônica do gás nobre criptônio
.
Passo 5
Interpretação final e observação útil para a prova:
- A configuração
é uma casca fechada de elétrons (gás nobre), portanto não tem elétrons desemparelhados — isto implica que é diamagnético no estado fundamental. - Dica de memorização rápida: muitos cátions de metais de transição em estados de oxidação altos chegam a uma configuração de gás nobre ao perder tanto os elétrons
quanto os externos.