Um átomo possui um elétron mais energético descrito por:
Sabendo disso, determine:
- em qual subnível o elétron está
- quantos elétrons esse subnível pode comportar
- qual é o elemento químico mais provável
- sua configuração eletrônica
Passo 1
Lista clara do que o enunciado dá e o que pede.
-
Dados do elétron mais energético:
-
-
Perguntas que precisamos responder:
- Em qual subnível o elétron está?
- Quantos elétrons esse subnível pode comportar?
- Qual é o elemento químico mais provável (cujo elétron mais energético tem essas quat. núm.)?
- Qual é a configuração eletrônica desse elemento?
Passo 2
Entender o que cada número quântico significa (passo-a-passo didático, sem pular etapas).
- O número quântico principal
indica o nível de energia principal (camada): . Aqui diz que o elétron está na segunda camada (camada K é , L é , etc.). - O número quântico azimutal (ou orbital)
determina o tipo de subnível (forma do orbital). A relação padrão é: -
subnível -
subnível -
subnível -
subnível
-
- Aplicando aqui: como
, o elétron está num subnível do tipo dentro da camada . Portanto o subnível é o .
Passo 3
Explicar o significado de
e
e o que isso diz sobre a orbital específica.
- O número quântico magnético
pode assumir os valores inteiros . Ele identifica a orientação espacial do orbital dentro do subnível. - Para
os valores possíveis são . Cada um corresponde a uma das três orbitais (chame-as de se quiser). - Aqui
indica que o elétron ocupa a orbital (uma das três orientações). - O número quântico de spin
pode ser ou . Ele indica a “orientação de spin” do elétron (spin para cima ou para baixo). - Aqui
significa spin “para cima” no orbital .
Passo 4
Quantos elétrons o subnível
pode comportar — derivação prática.
- Regra geral: o número de orbitais em um subnível com dado
é (porque varia de a ). - Cada orbital comporta no máximo
elétrons (um com e outro com ), por causa do Princípio de Pauli. - Então a capacidade do subnível é
- Substituindo
: - Conclusão: o subnível
pode comportar elétrons.
Passo 5
Determinar o elemento químico mais provável — raciocínio e justificativa.
- O elétron mais energético está em
(camada L) e em um subnível . Isso significa que o elétron de maior energia do átomo está no subnível . - Elementos com elétrons no subnível
são os elementos do período a partir do boro até o neônio: (B) até (Ne). - Para decidir o “mais provável” normalmente escolhe-se o elemento para o qual esse elétron é o último elétron adicionado (o elétron mais energético), com o menor número de elétrons adicionais possíveis — ou seja, o primeiro elemento que possui elétron em
. - O primeiro elemento a colocar elétron em
é o boro ( ), cuja configuração termina em . Nesse átomo o elétron mais energético é exatamente um elétron no . Assim o boro é o candidato mais simples e “mais provável” dado apenas essa informação. - Observação importante (para não confundir): outros elementos (
) também têm elétrons em , então sem informação extra sobre número total de elétrons não se pode determinar unicamente o elemento; porém o enunciado pede o “mais provável” — escolhemos o caso mais simples: boro ( ), cuja última ocupação é . Isso combina bem com um único elétron descrito pelos quanta fornecidos.
Passo 6
Construir a configuração eletrônica do elemento escolhido (passo-a-passo, usando princípios de preenchimento).
- Regra de Aufbau (ordem de preenchimento): nas camadas baixas a ordem é
. - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital guarda no máximo
elétrons com spins opostos. - Para o boro (
) devemos colocar elétrons em ordem: -
recebe elétrons: . -
recebe elétrons: . - resta
elétron, que vai para : .
-
- Portanto a configuração eletrônica final é
- O elétron descrito por
é precisamente o único elétron no desse átomo (ocupando uma das três orbitais , com spin ).
Passo 7
Observações finais, empatia e reforço (curto e motivador).
- Resumindo: com essas quatro quantizações já dá para identificar o subnível, a capacidade do subnível e propor um elemento que tenha seu elétron mais energético naquele subnível — o boro é a escolha natural se só existe um elétron no
. - Se quiser eu também mostro como seriam as configurações para
a e como se atribuem os valores de e quando há mais elétrons no (aplicando a regra de Hund) — isso ajuda a treinar pra prova, se quiser.
Resposta
Subnível:
Capacidade do subnível: elétrons
Elemento mais provável: boro ( ,
)
Configuração eletrônica:
Capacidade do subnível:
Elemento mais provável: boro (
Configuração eletrônica: