Analise as assertivas a seguir e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas.
( ) Um elétron em um orbital 3p poderia ter um valor de 2 para seu número quântico de momento angular 1 .
( ) Cada camada (nível de energia principal) de número quântico n contém n subcamadas.
( ) Se retirarmos dois elétrons da camada externa do cálcio, a configuração eletrônica resultante é idêntica à do elemento argônio.
( ) Há uma diferença na configuração eletrônica entre carbono 14 e carbono 12.
( ) Com relação aos elétrons, quando a luz é absorvida ou emitida em um átomo, os elétrons se movem entre os orbitais.
18. Baseado na distribuição eletrônica das espécies químicas: V^+3, Ti^+2 e Ca , responda às questões:
a) Qual o número de elétrons desemparelhados em cada uma das espécies químicas?
b) Qual é o número de orbitai(s) vazio(s) em cada uma dos íons acima?
c) Indique os quatro números quânticos para o elétron de diferenciação do Ti^+2 :
d) Quais das espécies químicas: V^+3, Ti^+2 e Ca, são isoeletrônicas?

Passo 1

Beleza, aqui o enunciado tem duas partes:
  1. Cinco frases sobre números quânticos, subcamadas, configuração eletrônica e transição de elétrons, onde a gente marca V ou F.
  2. Um exercício (item 18) pedindo, pra V³⁺, Ti²⁺ e Ca:
    a) quantos elétrons desemparelhados cada um tem;
    b) quantos orbitais vazios cada um tem;
    c) quatro números quânticos do elétron de diferenciação do Ti²⁺;
    d) quais são isoeletrônicos.
Conteúdo envolvido:
  • Princípios de Aufbau, Pauli e Hund;
  • Números quânticos (n, l, m_l, m_s);
  • Configuração eletrônica de íons;
  • Conceito de espécies isoeletrônicas.
O que vamos precisar: lembrar das regras de preenchimento de orbitais, dos valores permitidos para cada número quântico e de como remover elétrons em íons de metais de transição.

Passo 2

Frase 1: “Um elétron em um orbital 3p poderia ter l = 2?”
Teoria:
  • n (nível principal) = 3 aqui.
  • l (número quântico azimutal) varia de 0 a n–1, ou seja 0,1,2.
  • Mas p significa l = 1 (s → l=0, p → l=1, d → l=2).
    Logo, em 3p l = 1, nunca 2.
    Resposta: Falsa (F).

Passo 3

Frase 2: “Cada camada n contém n subcamadas?”
Teoria: para cada n existem subníveis com l = 0,1,…,n–1.
Ex.: n=3 tem l=0 (3s), l=1 (3p) e l=2 (3d) → são 3 subníveis.
Resposta: Verdadeira (V).

Passo 4

Frase 3: “Se tirarmos 2 elétrons da camada externa do cálcio, sobra configuração igual à do argônio?”
Cálcio (Z=20) é [Ar] 4s².
Removendo 2 elétrons sai 4s² → 4s⁰, ficando só [Ar].
Resposta: Verdadeira (V).

Passo 5

Frase 4: “Há diferença na configuração eletrônica entre carbono-14 e carbono-12?”
Eles têm o mesmo Z=6, logo a mesma distribuição de elétrons.
Resposta: Falsa (F).

Passo 6

Frase 5: “Quando a luz é absorvida ou emitida, elétrons se movem entre orbitais?”
Isso é justamente a explicação dos espectros atômicos: saltos eletrônicos entre níveis/orbitais.
Resposta: Verdadeira (V).

Passo 7

Agora item 18 – primeiro, anotar as configurações:
  • V⁺³: V tem Z=23, neutro é [Ar] 4s² 3d³. Tirando 3 e– (primeiro 4s, depois 3d) sobra [Ar] 3d².
  • Ti²⁺: Ti tem Z=22, neutro é [Ar] 4s² 3d². Tirando 2 e– (os 4s) sobra [Ar] 3d².
  • Ca: Z=20, neutro é [Ar].

Passo 8

(a) Número de elétrons desemparelhados (usando Hund no subnível 3d):
  • V³⁺: [Ar] 3d² → cada elétron em orbital diferente → 2 desemparelhados.
  • Ti²⁺: [Ar] 3d² → idem → 2 desemparelhados.
  • Ca: [Ar] (todos os orbitais até 3p cheios) → 0 desemparelhados.

Passo 9

(b) Número de orbitais vazios (considerando o subnível 3d ou s de valência):
  • V³⁺: 3d tem 5 orbitais, 2 ocupados → 3 vazios.
  • Ti²⁺: idem → 3 vazios em 3d.
  • Ca: nível de valência é 4s com 1 orbital, mas ele está cheio (2e–) → 0 vazios.

Passo 10

© Quatro números quânticos do elétron de diferenciação do Ti²⁺:
“Diferenciação” é o último elétron que entra no esquema de Aufbau.
Para Ti²⁺ = [Ar] 3d², o segundo elétron 3d entra com spin +½ em um dos orbitais d.
Então:
n = 3
l = 2 (subnível d)
m_l = –1 (poderia ser –2, –1, 0, +1 ou +2, mas vamos tomar –1)
m_s = +½

Passo 11

(d) Espécies isoeletrônicas?
Isoeletrônicas têm o mesmo número de elétrons.
V³⁺, Ti²⁺ e Ca têm cada um 20 elétrons → todas três são isoeletrônicas entre si.

Resposta

  1. Frases: F, V, V, F, V
    2a) V³⁺ = 2 desemparelhados; Ti²⁺ = 2; Ca = 0
    2b) V³⁺ = 3 orbitais vazios; Ti²⁺ = 3; Ca = 0
    2c) (n, l, m_l, m_s) = (3, 2, –1, +½)
    2d) V³⁺, Ti²⁺ e Ca são isoeletrônicos.

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