Para cada uma das espécies a seguir, escreva a configuração eletrônica completa e, em seguida, indique: (a) o número de elétrons desemparelhados, (b) a camada de valência e (c) o subnível mais energético.
\mathrm{Os}

Passo 1

O enunciado pede, para o átomo neutro de \mathrm{Os}: (i) escrever a configuração eletrônica completa; e em seguida indicar: (a) o número de elétrons desemparelhados, (b) a camada de valência e (c) o subnível mais energético. Informação importante dada (implícita): trata-se do átomo neutro de ósmio, logo o número de elétrons é igual ao número atômico de \mathrm{Os}.

Passo 2

Identificar o número atômico de \mathrm{Os}. Pelo quadro periódico, o ósmio tem número atômico \,Z=76. Como é átomo neutro, o número de elétrons totais é \,76. Vou preencher esses \,76 elétrons seguindo as regras de construção da configuração eletrônica.

Passo 3

Relembrando as regras que usamos para preencher elétrons:
  • Princípio de Aufbau: preenchemos os subníveis em ordem crescente de energia (ordem prática usada: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, …), mas para átomos pesados convém usar o atalho do gás nobre.
  • Princípio de Pauli: cada orbital pode ter no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: dentro de um subnível (por ex. d com 5 orbitais), distribuímos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.

Passo 4

Usar atalho do gás nobre para facilitar: o gás nobre anterior ao ósmio é o xenônio, [\mathrm{Xe}], que corresponde a \,54 elétrons. Falta então preencher \,76-54=22 elétrons após [\mathrm{Xe}]. A ordem de preenchimento relevante a seguir é:
6s,\;4f,\;5d.
Preenchendo esses subníveis com os \,22 elétrons restantes:
  • Preenchemos 6s^2 → adiciona 2 elétrons, total acumulado: 54+2=56.
  • Em seguida 4f^{14} → adiciona 14 elétrons, total acumulado: 56+14=70.
  • Restam 76-70=6 elétrons, que entram em 5d como 5d^6.
Portanto a configuração eletrônica completa (forma abreviada) é:
[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{6}\,6s^{2}.

Passo 5

Verificação do total de elétrons por conta:
54\;(\text{Xe}) + 14\;(\,4f^{14}) + 6\;(\,5d^{6}) + 2\;(\,6s^{2}) = 76,
conferindo com \,Z=76.

Passo 6

Determinar o número de elétrons desemparelhados (item (a)).
  • Os elétrons em 6s^2 estão emparelhados (um par no orbital 6s).
  • Os 6 elétrons em 5d ocupam os cinco orbitais d. Pela regra de Hund, colocamos primeiro um elétron com spin para cima em cada um dos cinco orbitais ( \uparrow em cada), e o sexto elétron emparelha um desses orbitais. Uma representação simplificada dos cinco orbitais d com as setas de spin fica:
\uparrow\;\uparrow\;\uparrow\;\uparrow\;\downarrow
(contando os spins, há 4 orbitais com apenas uma seta \uparrow 4 elétrons desemparelhados).
  • Conclusão: número de elétrons desemparelhados em \mathrm{Os} é \,4.

Passo 7

Determinar a camada de valência (item (b)).
  • Definição prática usada em química inorgânica: camada de valência é o maior número quântico principal n que contém elétrons ocupados. Para \mathrm{Os} os elétrons ocupam níveis com n=6 (o subnível 6s^2), logo a camada de valência é n=6.
  • Observação didática: em metais de transição os elétrons do subnível (n-1)d (aqui 5d) também participam da química de valência, mas a “camada” (o n principal) é 6.

Passo 8

Determinar o subnível mais energético ocupado (item (c)).
  • Interpretação prática: o subnível de maior energia entre os ocupados é geralmente aquele com maior n (quando há empate usa-se n+l, etc.). Em \mathrm{Os} os subníveis ocupados de maior n são os de n=6, especificamente 6s^2. Portanto o subnível mais energético ocupado é \,6s.
  • Observação: o subnível 5d está muito próximo em energia e contribui como elétrons de valência, mas o subnível com maior número quântico principal preenchido é 6s, então este é tomado como o mais energético ocupado.

Passo 9

Resumo final (resposta final organizada conforme pedido).

Resposta

\mathrm{Os}:\\ [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{6}\,6s^{2}
(a) 4 elétrons desemparelhados
(b) camada de valência: 6
(c) subnível mais energético: 6s

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