Baseado na distribuição eletrônica das espécies químicas:
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
:
d) Quais das espécies químicas:
, são isoeletrônicas?
19. A tabela periódica é um arranjo tabular dos elementos químicos, ordenada por seu número atômico (número de prótons), configurações eletrônicas e propriedades químicas recorrentes. Esta ordenação mostra as tendências periódicas, como elementos com comportamentos semelhantes. De acordo com a disposição dos átomos da tabela periódica, agrupados de acordo com a localização do elétron de menor energia nos orbitais s, p, de f, quatro afirmações foram feitas:
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
d) Quais das espécies químicas:
19. A tabela periódica é um arranjo tabular dos elementos químicos, ordenada por seu número atômico (número de prótons), configurações eletrônicas e propriedades químicas recorrentes. Esta ordenação mostra as tendências periódicas, como elementos com comportamentos semelhantes. De acordo com a disposição dos átomos da tabela periódica, agrupados de acordo com a localização do elétron de menor energia nos orbitais s, p, de f, quatro afirmações foram feitas:
Passo 1
Beleza, temos três espécies: V³⁺, Ti²⁺ e Ca. Precisamos:
- descobrir quantos elétrons cada um tem e montar a configuração eletrônica;
- a) contar os elétrons desemparelhados seguindo a regra de Hund;
- b) achar quantos orbitais ficam vazios (na casca de valência);
- c) dar os quatro números quânticos (n, l, mₗ, mₛ) do elétron de diferenciação do Ti²⁺;
- d) ver quais são isoeletrônicas (mesmo nº de elétrons).
O conteúdo é: configuração eletrônica, regras de Aufbau/Hund, números quânticos e isoeletronicidade.
Passo 2
Primeiro, quantos elétrons cada um tem?
- V tem Z = 23, V³⁺ perdeu 3 elétrons ⇒ 23 – 3 = 20 e⁻
- Ti tem Z = 22, Ti²⁺ perdeu 2 ⇒ 22 – 2 = 20 e⁻
- Ca tem Z = 20, Ca neutro tem 20 e⁻
Logo, todos têm 20 elétrons.
Configuração eletrônica de 20 e⁻
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ → isso é a configuração do gás nobre Argônio ([Ar]).
Mas atenção: para Ti²⁺ e V³⁺, removemos antes os elétrons 4s e depois 3d:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ → isso é a configuração do gás nobre Argônio ([Ar]).
Mas atenção: para Ti²⁺ e V³⁺, removemos antes os elétrons 4s e depois 3d:
- Ti²⁺: [Ar] 3d²
- V³⁺: [Ar] 3d²
- Ca: [Ar] 4s²
Passo 3
Regra de Hund: em orbitais de mesma energia (os 5 do 3d), cada elétron entra sozinho antes de emparelhar.
- Ti²⁺ e V³⁺ têm 2 elétrons em 3d: eles vão ocupar dois orbitais diferentes, cada um com spin +½. Então são 2 elétrons desemparelhados.
- Ca tem apenas 4s² (orbitais s só comportam 2 e estão emparelhados) e na camada n=3 todos os orbitais estão cheios ([Ar]). Portanto 0 desemparelhados.
Passo 4
Contamos só a camada de valência (onde pode acontecer química):
- Ti²⁺ e V³⁺ → valência: 3d, 4s e 4p.
• 3d tem 5 orbitais, 2 ocupados → 5 – 2 = 3 vazios
• 4s tem 1 orbital, 0 ocupados → 1 – 0 = 1 vazio
• 4p tem 3 orbitais, 0 ocupados → 3 – 0 = 3 vazios
Total = 3 + 1 + 3 = 7 orbitais vazios. - Ca → valência: 4s e 4p
• 4s: 1 orbital cheio (2 e⁻) → 0 vazios
• 4p: 3 orbitais, 0 ocupados → 3 vazios
Total = 3 orbitais vazios.
Passo 5
O elétron de diferenciação é o último que entra, ou seja, o 2º elétron em 3d.
Para um elétron em orbital 3d:
Para um elétron em orbital 3d:
- n = 3 (nível principal)
- l = 2 (subnível d)
- mₗ = valor de um dos orbitais d ainda livre na hora de preencher; seguindo ordem comum usamos mₗ = –1 para o 2º elétron (o primeiro foi em mₗ = –2)
- mₛ = +½ (colocamos spin positivo antes de emparelhar)
Então:
n = 3, l = 2, mₗ = –1, mₛ = +½.
n = 3, l = 2, mₗ = –1, mₛ = +½.
Passo 6
Isoeletrônicas são espécies com mesmo nº de elétrons. Aqui:
V³⁺ (20 e⁻), Ti²⁺ (20 e⁻) e Ca (20 e⁻) → todos têm 20 elétrons → são isoeletrônicas entre si (e com Ar).
V³⁺ (20 e⁻), Ti²⁺ (20 e⁻) e Ca (20 e⁻) → todos têm 20 elétrons → são isoeletrônicas entre si (e com Ar).
Resposta
a) V³⁺: 2 desemparelhados; Ti²⁺: 2; Ca: 0
b) V³⁺: 7 orbitais vazios; Ti²⁺: 7; Ca: 3
c) elétron de diferenciação do Ti²⁺ → n = 3, l = 2, mₗ = –1, mₛ = +½
d) todas as três espécies são isoeletrônicas (têm 20 e⁻ cada)
b) V³⁺: 7 orbitais vazios; Ti²⁺: 7; Ca: 3
c) elétron de diferenciação do Ti²⁺ → n = 3, l = 2, mₗ = –1, mₛ = +½
d) todas as três espécies são isoeletrônicas (têm 20 e⁻ cada)