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.
I

Passo 1

Enunciado: para a espécie I (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.
Informações fornecidas pelo enunciado: a espécie a ser analisada é I. Nada mais foi dado explicitamente no enunciado.

Passo 2

Quantos elétrons tem o átomo de I? 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 Z=53. Portanto o átomo neutro de I tem 53 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:
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;5s,\;4d,\;5p.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode ter no máximo dois elétrons com spins opostos; por isso escrevemos expoentes como s^2, p^6, etc.
  • Regra de Hund: quando houver orbitais degenerados (como os três orbitais p 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 53 elétrons.

Passo 3

Vamos preencher as camadas seguindo a ordem do Aufbau até somar 53 elétrons. Vou ir somando os elétrons por subnível:
  • 1s^2 → soma 2 (restam 51)
  • 2s^2 → soma 2 (restam 49)
  • 2p^6 → soma 6 (restam 43)
  • 3s^2 → soma 2 (restam 41)
  • 3p^6 → soma 6 (restam 35)
  • 4s^2 → soma 2 (restam 33)
  • 3d^{10} → soma 10 (restam 23)
  • 4p^6 → soma 6 (restam 17)
  • 5s^2 → soma 2 (restam 15)
  • 4d^{10} → soma 10 (restam 5)
  • sobra para 5p: 5 elétrons → 5p^5 (restam 0)
Portanto todos os 53 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:
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}\;4p^6\;5s^2\;4d^{10}\;5p^5
Uma forma abreviada, que às vezes é usada na prova, é usar o gás nobre núcleo [Kr] (onde [Kr]=1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6), daí
[Kr]\;4d^{10}\;5s^2\;5p^5.
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 5p^5. Lembre que um subnível p 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 p^5 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 2 elétrons (porque 5-3=2), esses dois vão emparelhar em dois dos orbitais, formando dois pares.
    Resultado final por orbital (em termos de ocupação): (\uparrow\downarrow),(\uparrow\downarrow),(\uparrow).
    Logo há exatamente 1 elétron desemparelhado.
Portanto o número de elétrons desemparelhados é 1.

Passo 6

Item (b) — camada de valência: a camada de valência é a camada com maior número quântico principal n que contém elétrons. Na configuração temos elétrons com n=5 (os subníveis 5s e 5p), e não há nenhum elétron com n>5. Assim a camada de valência é a camada n=5 (ou simplesmente a camada 5).
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 5p. Portanto o subnível mais energético ocupado é 5p (o 5p^5 é o subnível mais externo e de maior energia ocupada).

Resposta

1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}\;4p^6\;5s^2\;4d^{10}\;5p^5
(a) 1 elétron desemparelhado
(b) camada de valência: n=5
(c) subnível mais energético: 5p

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