Através da configuração eletrônica dos elementos, apresente os orbitais vazios ou preenchidos dos íons a seguir:
.
Passo 1
O enunciado pede que, usando a configuração eletrônica dos elementos, eu apresente os orbitais vazios ou preenchidos dos íons:
.
Informações relevantes fornecidas (ou que preciso consultar na Tabela Periódica):
O que vou entregar: para cada íon, indicar quantos elétrons ele tem, escrever a configuração eletrônica correspondente e listar quais orbitais estão completamente preenchidos e quais estão vazios (ou parcialmente preenchidos, quando for o caso).
Passo 2
Regras e conceitos básicos que vou usar (explicados de forma simples):
- Ordem de preenchimento (regra de Aufbau): os subshells são preenchidos aproximadamente na ordem
Isso significa que, ao colocar elétrons num átomo neutro, começa-se por
, depois
, e assim por diante seguindo essa sequência de energia crescente.
- Capacidade máxima de cada tipo de orbital:
- Princípio de Pauli: cada orbital (por ex. cada orbital
individual) pode ter no máximo 2 elétrons com spins opostos. - Regra de Hund: em subshells degenerados (como os três orbitais
ou os cinco ), preenche-se primeiro com elétrons desemparelhados (um em cada orbital) com spins paralelos antes de emparelhar. - Formação de íons:
- Anions (carga negativa) ganham elétrons; cátions (carga positiva) perdem elétrons.
- Ao formar cátions de metais de transição, os elétrons são removidos primeiro do orbital
e só depois do . Ou seja, mesmo que em átomos neutros apareça listado antes de , ao oxidar perde-se primeiro.
Passo 3
Como vou proceder para cada íon:
- Calcular o número de elétrons:
para cátions, ou para ânions. - Montar a configuração eletrônica por ordem de Aufbau (explicarei quando necessário).
- Identificar quais subshells estão totalmente preenchidos (por exemplo
está totalmente preenchido) e quais estão vazios (por exemplo ou simplesmente vazio). Se houver subshell parcialmente preenchido, eu indico isso também (por ex. é parcialmente preenchido).
Agora vou fazer isso íon por íon, mostrando as contas detalhadas e explicando cada passo.
Passo 4
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Colocando
elétrons pela ordem de Aufbau:
Portanto a configuração eletrônica do íon é
, que é idêntica à do gás nobre
.
3. Orbitais completamente preenchidos: (respectivamente
).
4. Orbitais vazios (sem elétrons): — ou seja, a partir do nível
em diante não há elétrons no íon.
3. Orbitais completamente preenchidos:
4. Orbitais vazios (sem elétrons):
Passo 5
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Preenchendo
elétrons:
somando
. Essa configuração é
, que corresponde ao gás nobre
.
3. Orbitais totalmente preenchidos: .
4. Orbitais vazios: (ou seja, nada em
neste íon).
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais vazios:
Passo 6
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Preenchendo
elétrons pela ordem:
contando
. Essa configuração completa é equivalente ao gás nobre
.
3. Orbitais totalmente preenchidos: (com ocupações respectivas
).
4. Orbitais vazios: — ou seja, a partir do
não há elétrons no íon.
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais vazios:
Passo 7
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Preenchendo
elétrons: mesmo resultado que :
ou seja configuração idêntica a
.
3. Orbitais totalmente preenchidos: .
4. Orbitais vazios: .
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais vazios:
Passo 8
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Isso dá exatamente o mesmo número de elétrons que
: elétrons, configuração
equivalente a
.
3. Orbitais totalmente preenchidos: .
4. Orbitais vazios: .
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais vazios:
Passo 9
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Lembrete importante para metais de transição: o átomo neutro de titânio tem configuração
. Ao formar cátions, removem-se primeiro os elétrons do , portanto para os dois elétrons são removidos, sobrando
Expandindo isso sem o atalho
:
(Contagem:
.)
3. Orbitais totalmente preenchidos: (essas são shell completas até
).
4. Orbitais parcialmente preenchidos: com
(ou seja,
não está completamente cheio, falta chegar a
).
5. Orbitais vazios: (vazio neste íon),
.
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais parcialmente preenchidos:
5. Orbitais vazios:
Passo 10
- Número de elétrons:
carga elétrons . - Átomo neutro de manganês tem
. Ao formar cátions, retiram-se primeiro os dois elétrons e depois mais elétrons de . Para removem-se e mais um elétron de , ficando
Expandido:
(Contagem:
.)
3. Orbitais totalmente preenchidos: .
4. Orbitais parcialmente preenchidos: com
(novamente incompleto; está entre
e
).
5. Orbitais vazios: (vazio no íon),
.
3. Orbitais totalmente preenchidos:
4. Orbitais parcialmente preenchidos:
5. Orbitais vazios: