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) 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 (tungstênio) e, por ser o átomo neutro, o número de elétrons é igual ao número atômico
. Do quadro periódico sabemos que
. Portanto o átomo a ser configurado tem
elétrons.
Informações dadas e assumidas: o elemento é
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
(onde é o número quântico principal e o azimutal: , , , ); orbitais com menor preenchem primeiro; em empate, preenche-se o de menor . - 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
), 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
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
e depois completar as camadas seguintes. A configuração de
(zatômico
) é:
A partir de
somamos os elétrons restantes até
. Os blocos seguintes se preenchem assim, seguindo a ordem prática:
Agora contemos quantos elétrons faltam:
elétrons a distribuir após
.
Passo 4
Preenchendo os
elétrons seguintes em ordem:
-
consome elétrons (restam ). -
consome elétrons (restam ). -
consome elétrons (restam ).
Agora já consumimosdos e sobraram . Continuando a ordem: -
vem antes de preencher completamente e para elementos mais pesados; ao preencher consumimos , mas atenção: na contagem prática a ordem que leva ao total de pode ser vista como . 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 .
Passo 5
Escrevendo a configuração completa resultante (forma completa, órbitais em ordem crescente conforme preenchimento habitual):
Verificação rápida da soma dos elétrons:
logo a configuração está correta para
.
Passo 6
Analisando o emparelhamento eletrônico (número de elétrons desemparelhados):
Olhe para os últimos subníveis parcialmente ocupados que determinam os desemparelhados: em temos
.
Olhe para os últimos subníveis parcialmente ocupados que determinam os desemparelhados: em
- O subnível
tem dois elétrons no mesmo orbital ; eles estão emparelhados → contribuem com elétrons desemparelhados. - O subnível
tem quatro elétrons distribuídos nos cinco orbitais . 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 é .
Somando as contribuições:elétrons desemparelhados no átomo neutro de .
Passo 7
Definindo a camada de valência (explicação didática e nuance):
- Definição simples: camada de valência costuma ser a maior
ocupada — isto é, o último nível principal com elétrons. Para o maior ocupado é (onde há ). Assim a camada de valência é a camada . - Nuance importante para metais de transição: elétrons do subnível
(aqui ) também participam da química/valência. Então, embora a “camada” de valência seja , os elétrons de valência efetivos incluem tanto quanto .
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
e sejam próximas, os elétrons costumam ser removidos primeiro, indicando que é energeticamente mais alto (menos ligado) no estado de ionização. - Para
, os subníveis ocupados de maior energia são e , mas o é o mais externo e geralmente considerado o mais energético (os elétrons são os que saem primeiro em ionizações). Portanto o subnível mais energético é .
Resposta
(a)
elétrons desemparelhados
(b) camada de valência: (camada
; elétrons de valência incluem
e
)
(c) subnível mais energético:
(b) camada de valência:
(c) subnível mais energético: