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.
Passo 1
O enunciado pede, para o átomo neutro de
: (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
.
Passo 2
Identificar o número atômico de
. Pelo quadro periódico, o ósmio tem número atômico
. Como é átomo neutro, o número de elétrons totais é
. Vou preencher esses
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.
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,
, que corresponde a
elétrons. Falta então preencher
elétrons após
. A ordem de preenchimento relevante a seguir é:
Preenchendo esses subníveis com os
elétrons restantes:
- Preenchemos
→ adiciona elétrons, total acumulado: . - Em seguida
→ adiciona elétrons, total acumulado: . - Restam
elétrons, que entram em como .
Portanto a configuração eletrônica completa (forma abreviada) é:
Passo 5
Verificação do total de elétrons por conta:
conferindo com
.
Passo 6
Determinar o número de elétrons desemparelhados (item (a)).
- Os elétrons em
estão emparelhados (um par no orbital ). - Os
elétrons em ocupam os cinco orbitais . Pela regra de Hund, colocamos primeiro um elétron com spin para cima em cada um dos cinco orbitais ( em cada), e o sexto elétron emparelha um desses orbitais. Uma representação simplificada dos cinco orbitais com as setas de spin fica:
(contando os spins, há
orbitais com apenas uma seta
→
elétrons desemparelhados).
- Conclusão: número de elétrons desemparelhados em
é .
Passo 7
Determinar a camada de valência (item (b)).
- Definição prática usada em química inorgânica: camada de valência é o maior número quântico principal
que contém elétrons ocupados. Para os elétrons ocupam níveis com (o subnível ), logo a camada de valência é . - Observação didática: em metais de transição os elétrons do subnível
(aqui ) também participam da química de valência, mas a “camada” (o principal) é .
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
(quando há empate usa-se , etc.). Em os subníveis ocupados de maior são os de , especificamente . Portanto o subnível mais energético ocupado é . - Observação: o subnível
está muito próximo em energia e contribui como elétrons de valência, mas o subnível com maior número quântico principal preenchido é , então este é tomado como o mais energético ocupado.
Passo 9
Resumo final (resposta final organizada conforme pedido).
Resposta
(a)
(b) camada de valência:
(c) subnível mais energético: