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 um 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

O enunciado pede para as espécies V^3+, Ti^2+ e Ca:
a) determinar o número de elétrons desemparelhados,
b) contar o número de orbitais vazios,
c) indicar os quatro números quânticos do elétron de diferenciação de Ti^2+,
d) dizer quais são isoeletrônicas.
Para isso vamos usar configuração eletrônica, regra de Hund para desemparelhamento, conhecer o número de orbitais em cada subnível e a definição de isoeletrônico.

Passo 2

Escrevemos primeiro as configurações eletrônicas:
V^3+: [Ar],3d^2
Ti^2+: [Ar],3d^2
Ca: [Ar],4s^2
Em todos os casos “ [Ar]” significa os 18 elétrons internos até 3p^6.

Passo 3

Número de elétrons desemparelhados a partir da regra de Hund:
– Em V^3+ há dois elétrons em 3d e eles ocupam orbitais diferentes com spin paralelo, logo são 2 desemparelhados.
– Em Ti^2+ idem: dois elétrons em 3d ocupam orbitais distintos, então 2 desemparelhados.
– Em Ca os dois elétrons em 4s estão emparelhados, logo 0 desemparelhados.

Passo 4

Contagem de orbitais vazios nos subníveis de interesse:
– O subnível d tem 5 orbitais. Em V^3+ e Ti^2+ dois deles estão ocupados (um elétron cada) e três estão vazios.
– Em Ca o subnível 4s está completo e o subnível 4p tem 3 orbitais todos vazios, portanto 3 orbitais vazios.

Passo 5

Para o elétron de diferenciação de Ti^2+ (o segundo elétron colocado em 3d), usamos ordem de preenchimento e regra de Hund. A convenção mais comum é preencher ml=-2,-1,0,1,2. O primeiro elétron vai em ml=-2, o segundo em ml=-1, ambos com ms=+1/2. Logo os números quânticos do elétron de diferenciação são
n = 3, l = 2, ml = -1, ms = +tfrac12

Passo 6

Duas espécies são isoeletrônicas se tiverem o mesmo número de elétrons. V^3+ e Ti^2+ têm 20 elétrons cada um, e Ca também tem 20 elétrons no átomo neutro. Portanto todas as três são isoeletrônicas entre si.

Resposta

a) V^3+:2; Ti^2+:2; Ca:0.
b) V^3+:3 orbitais 3d vazios; Ti^2+:3 orbitais 3d vazios; Ca:3 orbitais 4p vazios.
c) n=3,;l=2,;ml=-1,;ms=+tfrac12.
d) V^3+, Ti^2+ e Ca são isoeletrônicas (têm 20 elétrons).

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