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{W}

Passo 1

O enunciado pede, para o átomo neutro de \mathrm{W}: (i) a configuração eletrônica completa; (ii) o número de elétrons desemparelhados; (iii) a camada de valência; (iv) o subnível mais energético.
Informações dadas e assumidas: o elemento é \mathrm{W} (tungstênio) e, por ser o átomo neutro, o número de elétrons é igual ao número atômico Z. Do quadro periódico sabemos que Z=74. Portanto o átomo a ser configurado tem 74 elétrons.

Passo 2

Princípios que vamos usar (explicação didática):
  • Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): os elétrons preenchem os orbitais de energia mais baixa para os mais altos. Uma forma prática é usar a regra de n+\ell (onde n é o número quântico principal e \ell o azimutal: s \ell=0, p \ell=1, d \ell=2, f \ell=3); orbitais com menor n+\ell preenchem primeiro; em empate, preenche-se o de menor n.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao ocupar orbitais degenerados (mesma energia, como orbitais d), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos, antes de parear elétrons. Isso maximiza o número de elétrons desemparelhados.
Vou aplicar esses princípios passo a passo para preencher até 74 elétrons.

Passo 3

Construindo a configuração eletrônica completa (contando elétron por elétron em blocos conhecidos). Em muitos cursos é prático montar até o gás nobre \mathrm{Xe} e depois completar as camadas seguintes. A configuração de \mathrm{Xe} (zatômico 54) é:
\mathrm{Xe}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6
A partir de \mathrm{Xe} somamos os elétrons restantes até 74. Os blocos seguintes se preenchem assim, seguindo a ordem prática:
5s^2,\;4d^{10},\;5p^6,\;4f^{14},\;5d^{x},\;6s^{y}
Agora contemos quantos elétrons faltam: 74-54=20 elétrons a distribuir após \mathrm{Xe}.

Passo 4

Preenchendo os 20 elétrons seguintes em ordem:
  • 5s^2 consome 2 elétrons (restam 18).
  • 4d^{10} consome 10 elétrons (restam 8).
  • 5p^6 consome 6 elétrons (restam 2).
    Agora já consumimos 2+10+6=18 dos 20 e sobraram 2. Continuando a ordem:
  • 4f^{14} vem antes de preencher completamente 5d e 6s para elementos mais pesados; ao preencher 4f^{14} consumimos 14, mas atenção: na contagem prática a ordem que leva ao total de 74 pode ser vista como \mathrm{Xe}+4f^{14}+5d^x+6s^y. É mais claro seguir a configuração consolidada conhecida para o tungstênio. Para não confundir, vou diretamente usar a configuração consolidada que respeita Aufbau e resulta no total de 74.

Passo 5

Escrevendo a configuração completa resultante (forma completa, órbitais em ordem crescente conforme preenchimento habitual):
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6\,4f^{14}\,5d^4\,6s^2
Verificação rápida da soma dos elétrons:
2+2+6+2+6+2+10+6+2+10+6+14+4+2 = 74,
logo a configuração está correta para \mathrm{W}.

Passo 6

Analisando o emparelhamento eletrônico (número de elétrons desemparelhados):
Olhe para os últimos subníveis parcialmente ocupados que determinam os desemparelhados: em \mathrm{W} temos \,5d^4\,6s^2.
  • O subnível 6s^2 tem dois elétrons no mesmo orbital 6s; eles estão emparelhados → contribuem com 0 elétrons desemparelhados.
  • O subnível 5d^4 tem quatro elétrons distribuídos nos cinco orbitais d. Pela regra de Hund colocamos um elétron em cada orbital antes de parear; com quatro elétrons isso fica como quatro orbitais com um elétron cada (todos com spins paralelos) e um orbital vazio. Portanto o número de elétrons desemparelhados em 5d^4 é 4.
    Somando as contribuições: 0+4=4 elétrons desemparelhados no átomo neutro de \mathrm{W}.

Passo 7

Definindo a camada de valência (explicação didática e nuance):
  • Definição simples: camada de valência costuma ser a maior n ocupada — isto é, o último nível principal com elétrons. Para \mathrm{W} o maior n ocupado é n=6 (onde há 6s^2). Assim a camada de valência é a camada 6.
  • Nuance importante para metais de transição: elétrons do subnível (n-1)d (aqui 5d) também participam da química/valência. Então, embora a “camada” de valência seja 6, os elétrons de valência efetivos incluem tanto 6s quanto 5d.

Passo 8

Determinando o subnível mais energético (explicação e justificativa):
  • Por “subnível mais energético” entendemos aqui o subnível ocupado cuja energia é maior (elétrons menos ligados), ou seja, aqueles mais facilmente removidos em ionização. Em átomos de transição, embora as energias de ns e (n-1)d sejam próximas, os elétrons ns costumam ser removidos primeiro, indicando que ns é energeticamente mais alto (menos ligado) no estado de ionização.
  • Para \mathrm{W}, os subníveis ocupados de maior energia são 6s e 5d, mas o 6s é o mais externo e geralmente considerado o mais energético (os elétrons 6s são os que saem primeiro em ionizações). Portanto o subnível mais energético é 6s.

Resposta

\text{Configuração eletrônica completa: }1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6\,4f^{14}\,5d^4\,6s^2çãô
(a) 4 elétrons desemparelhados
(b) camada de valência: n=6 (camada 6; elétrons de valência incluem 6s e 5d)
(c) subnível mais energético: 6s

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