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
Enunciado: para a espécie
(iodo neutro), escrever a configuração eletrônica completa e, em seguida, indicar:
(a) o número de elétrons desemparelhados,
(b) a camada de valência,
(c) o subnível mais energético.
(a) o número de elétrons desemparelhados,
(b) a camada de valência,
(c) o subnível mais energético.
Informações fornecidas pelo enunciado: a espécie a ser analisada é
. Nada mais foi dado explicitamente no enunciado.
Passo 2
Quantos elétrons tem o átomo de
? Como o enunciado não deu explicitamente o número de elétrons, precisamos lembrar que um átomo neutro tem número de elétrons igual ao número atômico. O iodo tem número atômico
. Portanto o átomo neutro de
tem
elétrons. Vou usar isso para montar a configuração eletrônica.
Antes de montar: repasso três regras essenciais (vou explicar elas devagar, como se estivéssemos na prova):
- Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): os elétrons ocupam os orbitais de menor energia primeiro. A sequência prática até o nível 5 que vamos usar é, em ordem aproximada de preenchimento:
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode ter no máximo dois elétrons com spins opostos; por isso escrevemos expoentes como
, , etc. - Regra de Hund: quando houver orbitais degenerados (como os três orbitais
de mesma energia), os elétrons ocupam primeiro orbitais vazios com spins paralelos antes de emparelhar. Isso é importante para contar elétrons desemparelhados.
Vou aplicar essas regras calmamente para preencher os
elétrons.
Passo 3
Vamos preencher as camadas seguindo a ordem do Aufbau até somar
elétrons. Vou ir somando os elétrons por subnível:
-
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) -
→ soma (restam ) - sobra para
: elétrons → (restam )
Portanto todos os
elétrons foram alocados.
Passo 4
Agora escrevo a configuração eletrônica completa em ordem convencional (do nível mais baixo até o mais alto). A configuração é:
Uma forma abreviada, que às vezes é usada na prova, é usar o gás nobre núcleo
(onde
), daí
Ambas representam a mesma distribuição eletrônica.
Passo 5
Agora vamos achar o número de elétrons desemparelhados (item (a)). Olhe para os subníveis parcialmente preenchidos: aqui o único subnível incompleto é
. Lembre que um subnível
tem 3 orbitais; cada orbital pode conter até 2 elétrons. Pelo princípio de Hund os elétrons ocupam assim os três orbitais com spins paralelos antes de emparelhar. Para
a distribuição ocorre como:
- Primeiro colocamos 1 elétron em cada um dos 3 orbitais: isso consome 3 elétrons e deixa todos com 1 elétron (todos desemparelhados).
- Faltam
elétrons (porque ), esses dois vão emparelhar em dois dos orbitais, formando dois pares.
Resultado final por orbital (em termos de ocupação):.
Logo há exatamenteelétron desemparelhado.
Portanto o número de elétrons desemparelhados é
.
Passo 6
Item (b) — camada de valência: a camada de valência é a camada com maior número quântico principal
que contém elétrons. Na configuração temos elétrons com
(os subníveis
e
), e não há nenhum elétron com
. Assim a camada de valência é a camada
(ou simplesmente a camada
).
Item (c) — subnível mais energético ocupado: entre os subníveis ocupados, o de maior energia é aquele com maior energia efetiva; normalmente para este átomo o último subnível preenchido é
. Portanto o subnível mais energético ocupado é
(o
é o subnível mais externo e de maior energia ocupada).
Resposta
(a)
elétron desemparelhado
(b) camada de valência:
(c) subnível mais energético:
(b) camada de valência:
(c) subnível mais energético: