Analisando a tabela periódica, responda abaixo:
a) Quantidade de elétrons do \mathrm{Br} \rightarrow
b) Quantidade de elétrons do \mathrm{F}^{1-} \rightarrow
c) Quantidade de elétrons do \mathrm{Al}^{3+}
d) Quantidade de elétrons do \mathrm{Ne} \rightarrow
e) Quantidade de elétrons do \mathrm{O}^{2-}
f) Quantidade de elétrons do \mathrm{Ba}^{2+} \rightarrow
g) Quantidade de elétrons do \mathrm{Mg}^{2+} \rightarrow
h) Quantidade de elétrons do \mathrm{S}^{2-} \rightarrow
i) Quantidade de elétrons do \mathrm{Na}^{1+} \rightarrow
j) Quantidade de elétrons do \mathrm{Zn}^{2+} \rightarrow
k) Quantidade de elétrons do \mathrm{N}^{3-} \rightarrow
I) Quais espécies (íons e | ou elementos químicos) apresentam a mesma distribuição eletrônica? Escreva esta distribuição eletrônica:

Passo 1

O enunciado pede que, a partir da tabela periódica, eu determine a quantidade de elétrons para as seguintes espécies e, no final, que eu identifique quais delas têm a mesma distribuição eletrônica e escreva essa distribuição. As espécies pedidas são:
(a) \mathrm{Br}
(b) \mathrm{F}^{1-}
(c) \mathrm{Al}^{3+}
(d) \mathrm{Ne}
(e) \mathrm{O}^{2-}
(f) \mathrm{Ba}^{2+}
(g) \mathrm{Mg}^{2+}
(h) \mathrm{S}^{2-}
(i) \mathrm{Na}^{1+}
(j) \mathrm{Zn}^{2+}
(k) \mathrm{N}^{3-}
O objetivo imediato é calcular o número de elétrons de cada uma dessas espécies e depois verificar quais delas têm a mesma distribuição eletrônica.

Passo 2

Conceito-chave (passo-a-passo, sem pressa):
  • O número atômico Z de um elemento dá o número de prótons e, num átomo neutro, também o número de elétrons.
  • Para íons, o número de elétrons muda segundo a carga: um cátion positivo q>0 perdeu q elétrons; um ânion negativo q<0 ganhou |q| elétrons.
  • Fórmula prática e compacta que uso aqui (atenção ao sinal da carga): \displaystyle n_e = Z - q, onde q é a carga elétrica algebraica do íon (por exemplo q=-1 para 1-, q=+2 para 2+). Isso funciona porque para q=-1 (ângion) adiciona-se 1 elétron e para q=+1 (cátion) subtrai-se 1 elétron.

Passo 3

Vou listar os números atômicos Z que vou usar (peguei esses Z da tabela periódica):
\;Z(\mathrm{Br})=35, \;Z(\mathrm{F})=9, \;Z(\mathrm{Al})=13, \;Z(\mathrm{Ne})=10, \;Z(\mathrm{O})=8, \;Z(\mathrm{Ba})=56, \;Z(\mathrm{Mg})=12, \;Z(\mathrm{S})=16, \;Z(\mathrm{Na})=11, \;Z(\mathrm{Zn})=30, \;Z(\mathrm{N})=7.

Passo 4

Agora calculo o número de elétrons de cada espécie aplicando \displaystyle n_e = Z - q (mostrando a conta para aprender a fazer rápido na prova):
(a) \mathrm{Br} (neutro, q=0):
\displaystyle n_e = 35 - 0 = 35.
(b) \mathrm{F}^{1-} (carga q=-1):
\displaystyle n_e = 9 - (-1) = 9 + 1 = 10.
(c) \mathrm{Al}^{3+} (carga q=+3):
\displaystyle n_e = 13 - 3 = 10.
(d) \mathrm{Ne} (neutro, q=0):
\displaystyle n_e = 10 - 0 = 10.
(e) \mathrm{O}^{2-} (carga q=-2):
\displaystyle n_e = 8 - (-2) = 8 + 2 = 10.
(f) \mathrm{Ba}^{2+} (carga q=+2):
\displaystyle n_e = 56 - 2 = 54.
(g) \mathrm{Mg}^{2+} (carga q=+2):
\displaystyle n_e = 12 - 2 = 10.
(h) \mathrm{S}^{2-} (carga q=-2):
\displaystyle n_e = 16 - (-2) = 16 + 2 = 18.
(i) \mathrm{Na}^{1+} (carga q=+1):
\displaystyle n_e = 11 - 1 = 10.
(j) \mathrm{Zn}^{2+} (carga q=+2):
\displaystyle n_e = 30 - 2 = 28.
(k) \mathrm{N}^{3-} (carga q=-3):
\displaystyle n_e = 7 - (-3) = 7 + 3 = 10.
Resumo dos números de elétrons obtidos: veja que vários deram 10, alguns outros deram 18,28,35,54.

Passo 5

Agora vou explicar rapidamente como passar do número de elétrons para a distribuição eletrônica (o que normalmente a pergunta final pede quando fala em “mesma distribuição eletrônica”):
  • A distribuição eletrônica segue a ordem de preenchimento (princípio de Aufbau): 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, …
  • Cada subnível comporta: s até 2 elétrons, p até 6, d até 10.
  • Uma forma curta e rápida é usar a notação do gás nobre precedente: por exemplo, os 10 elétrons correspondem ao gás nobre neônio \mathrm{Ne} cuja configuração completa é \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6}. Para íons isoeletônicos com 10 elétrons, todos terão essa mesma configuração.

Passo 6

Escrevo as distribuições eletrônicas relevantes entre as espécies da lista (mostrando por que elas são iguais quando for o caso):
  • Para as espécies com 10 elétrons (isoeletrônicas com o neônio): \mathrm{F}^{1-},\\ \mathrm{Al}^{3+},\\ \mathrm{Ne},\\ \mathrm{O}^{2-},\\ \mathrm{Mg}^{2+},\\ \mathrm{Na}^{1+},\\ \mathrm{N}^{3-}.
    A distribuição eletrônica comum é: \displaystyle \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6}.
  • Para \mathrm{S}^{2-} com 18 elétrons: isso é isoeletrônico com o argônio. Distribuição:
    \displaystyle \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6}.
  • Para \mathrm{Zn}^{2+} com 28 elétrons: configuração (usando notação após \mathrm{[Ar]}) é
    \displaystyle \mathrm{[Ar]\,3d^{10}} que, expandida, é \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}}.
  • Para \mathrm{Br} (neutro) com 35 elétrons: distribuição é
    \displaystyle \mathrm{[Ar]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5} (expandida inclui todos os níveis anteriores).
  • Para \mathrm{Ba}^{2+} com 54 elétrons: é isoeletrônico com o xenônio; a configuração completa (longa) é
    \displaystyle \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6}
    ou, em notação de gás nobre: \displaystyle \mathrm{[Xe]} (mas como \mathrm{Ba^{2+}} tem 54 elétrons, sua distribuição é a do \mathrm{Xe} neutro).

Passo 7

Identificação clara (resumindo para marcar na prova): o conjunto de espécies que têm exatamente a mesma distribuição eletrônica entre as listadas é o grupo dos que têm 10 elétrons — esses todos têm a configuração do neônio. Os demais têm configurações distintas (mostradas acima).

Resposta

(a) \;35
(b) \;10
(c) \;10
(d) \;10
(e) \;10
(f) \;54
(g) \;10
(h) \;18
(i) \;10
(j) \;28
(k) \;10
Espécies que apresentam a mesma distribuição eletrônica:
\mathrm{F}^{1-},\\ \mathrm{Al}^{3+},\\ \mathrm{Ne},\\ \mathrm{O}^{2-},\\ \mathrm{Mg}^{2+},\\ \mathrm{Na}^{1+},\\ \mathrm{N}^{3-} com distribuição eletrônica \displaystyle \mathrm{1s^2\,2s^2\,2p^6}.

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