Os átomos A e C são isótopos, B e C são isóbaros e A e B são isótonos. Sabendo-se que A tem 20 prótons e número de massa 41 e que o átomo C tem 22 nêutrons, os números quânticos do elétron mais energético do átomo B são:
a) n=3; ell=0, m ell=2 ; s=-1 / 2
b) n=3 ; ell=2, m ell=-2 ; s=-1 / 2
c) n=3 ; ell=2, m ell=0 ; s=-1 / 2
d) n=3; ell=2, m ell=-1 ; s=1 / 2
e) n=4 ; ell=0, m ell=0 ; s=-1 / 2

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado diz e o que precisamos usar.
– Enunciado: existem três átomos A, B e C. A e C são isótopos (mesmo número de prótons), B e C são isóbaros (mesma massa), A e B são isótonos (mesmo número de nêutrons). Sabemos que A tem 20 prótons e número de massa 41, e C tem 22 nêutrons. A pergunta é: “quais são os números quânticos do elétron de maior energia do átomo B?”
– Conteúdo: relações de isótopos/isóbaros/isótonos, configuração eletrônica (princípio de aufbau), distribuição de elétrons em orbitais e números quânticos (n, ℓ, mℓ, s).
– O plano:
  1. usar as relações nucleares para achar Z_B, N_B e A_B;
  2. montar a configuração eletrônica de B;
  3. identificar o elétron de maior energia e seus números quânticos.

Passo 2

Vamos descobrir quantos prótons (Z), nêutrons (N) e massa (A) o átomo B tem.
  1. A tem Z_A = 20 e A_A = 41 ⇒ N_A = A_A – Z_A = 41 – 20 = 21.
  2. A e B são isótonos ⇒ N_B = N_A = 21.
  3. A e C são isótopos ⇒ Z_C = Z_A = 20. Como C tem 22 nêutrons, A_C = Z_C + N_C = 20 + 22 = 42.
  4. B e C são isóbaros ⇒ A_B = A_C = 42.
  5. Logo, Z_B = A_B – N_B = 42 – 21 = 21.
Portanto, B é o átomo de número atômico Z = 21 (21 prótons e, em neutro, 21 elétrons).

Passo 3

Agora fazemos a configuração eletrônica de um átomo com Z = 21 seguindo o aufbau (ordem crescente de energia):
1s² ⇒ 2 elétrons
2s² ⇒ +2 = 4 no total
2p⁶ ⇒ +6 = 10
3s² ⇒ +2 = 12
3p⁶ ⇒ +6 = 18
4s² ⇒ +2 = 20
3d¹ ⇒ +1 = 21
Em forma condensada: [Ar] 4s² 3d¹.

Passo 4

Qual é o elétron de maior energia?
– A gente costuma dizer que “elétron de maior energia” mora na camada mais externa, ou seja, no maior valor de n disponível. Aqui o maior n que aparece é n = 4 (orbital 4s).
– O orbital 4s comporta 2 elétrons, e eles ocupam o mesmo conjunto (n = 4, ℓ = 0, mℓ = 0), um com spin +½ e outro com spin –½.
– O último elétron que entra no 4s é aquele que fecha essa dupla, ou seja, tem spin s = –½ (pois primeiro entra +½ e depois o –½).
Logo, o elétron mais energético de B tem:
n = 4, ℓ = 0, mℓ = 0, s = –½.

Resposta

Opção e) n = 4; ℓ = 0; mℓ = 0; s = –1/2

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