5a. questão:
Dado que o número atômico (Z) para o carbono e o ferro são 6 e 26, respectivamente, escreva as distribuições eletrônicas abaixo:
(a) C (grafite)
(b) C (Diamante)
(c) Fe
(d)
(a) C (grafite)
(b) C (Diamante)
(c) Fe
(d)
Passo 1
O enunciado pede as distribuições eletrônicas de carbono (Z
) em duas formas alotrópicas (grafite e diamante) e de ferro (Z
) no estado neutro e como íon
. Para isso, vamos usar os princípios de construção de níveis eletrônicos (Princípio de Aufbau, princípio de Hund e exclusivo de Pauli) e considerar também o tipo de hibridização do carbono em grafite e diamante.
Passo 2
Pelo Princípio de Aufbau, os orbitais são preenchidos em ordem crescente de energia:
O exclusivo de Pauli estabelece que cada orbital comporta no máximo dois elétrons de spins opostos, e o princípio de Hund determina que, em orbitais de mesma energia (degenerados), os elétrons ocupam antes orbitais diferentes com spins paralelos.
Passo 3
Para o carbono em estado fundamental,
, preenchemos até completar
elétrons:
Em notação condensada:
Passo 4
Em grafite, cada átomo de carbono realiza hibridização
. Isso significa que os orbitais
s e dois dos
p formam três orbitais
, deixando um orbital
puro:
Passo 5
Em diamante, o carbono faz hibridização
. Os orbitais
s e todos os três
p se combinam formando quatro orbitais
, cada um com um elétron, para quatro ligações
tetraédricas:
Passo 6
Para o ferro neutro (
), seguimos a ordem de níveis até
elétrons:
Em notação condensada:
Passo 7
Para formar
, retiram-se primeiro os elétrons do orbital de maior energia externa, que é o
. Assim:
Resposta
(a) C (grafite):
com hibridização
(três
e um
).
(b) C (diamante): com hibridização
(quatro
).
(c) Fe: .
(d) :
.
(b) C (diamante):
(c) Fe:
(d)