Para cada um dos seguintes átomos escreva a configuração eletrônica do estado fundamental e indique que elétrons são de valência e de cerne:
N

Passo 1

O enunciado pede: para o átomo de nitrogênio escrever a configuração eletrônica do estado fundamental e indicar quais elétrons são de valência e quais são de cerne. Informação relevante que o enunciado dá (ou que precisamos saber imediatamente): o número atômico do nitrogênio é \,Z=7, ou seja, o átomo neutro tem 7 elétrons para distribuir.

Passo 2

Pequena revisão de conceitos e regras que vamos usar (explicadas de forma simples):
  • A configuração eletrônica descreve como os elétrons ocupam orbitais organizados por níveis de energia. Escrevemos algo como \,1s^2 2s^2 2p^3, onde cada termo indica nível principal n, tipo de orbital ( s,p,d,\dots) e exponte mostrando quantos elétrons estão naquele orbital.
  • Regras de preenchimento:
    • Princípio de Aufbau: preenche-se os orbitais do menor para o maior nível de energia (ordem aproximada: 1s, 2s, 2p, 3s, …).
    • Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
    • Regra de Hund: dentro de um subnível (ex.: 2p que tem três orbitais degenera-dos p_x,p_y,p_z), ao colocar elétrons, primeiro coloca-se um elétron com mesmo spin em cada orbital disponível antes de emparelhar.
  • Capacidade de ocupação: um orbital do tipo s comporta até 2 elétrons, p até 6, d até 10, etc.
  • Definição prática de elétrons de valência e de cerne:
    • Elétrons de valência: elétrons que estão no maior nível principal n ocupado (importantes para ligações químicas e reatividade).
    • Elétrons de cerne: elétrons das camadas internas (níveis com n menor que o maior ocupado).

Passo 3

Distribuição dos 7 elétrons seguindo Aufbau, Pauli e Hund:
  • Preenchemos primeiro \,1s. O orbital 1s comporta até 2 elétrons. Colocando 2 elétrons: restam 7-2=5.
  • Em seguida \,2s. O orbital 2s comporta até 2 elétrons. Colocando 2 elétrons: restam 5-2=3.
  • Restam 3 elétrons que entram no subnível \,2p (que tem capacidade total 6). Assim colocamos 3 elétrons em 2p.
Portanto, a configuração eletrônica do estado fundamental do nitrogênio é
\mathrm{N}:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{3}.

Passo 4

Detalhe sobre a distribuição dentro de \,2p (aplicando a Regra de Hund):
  • O subnível \,2p tem três orbitais equivalentes ( 2p_x,2p_y,2p_z). Ao colocar \,3 elétrons, segundo Hund cada elétron ocupa um orbital diferente com spins paralelos antes de emparelhar.
  • Podemos representar a ocupação qualitativamente como
2p:\;\uparrow\;\;\uparrow\;\;\uparrow
ou indicando orbitais,
2p_x^{\uparrow}\;2p_y^{\uparrow}\;2p_z^{\uparrow},
isto é, três elétrons desemparelhados, um em cada orbital p.

Passo 5

Identificação de valência e cerne (com explicação concreta):
  • O maior nível principal ocupado é n=2. Portanto todos os elétrons com n=2 são elétrons de valência.
  • Na configuração \,1s^{2}2s^{2}2p^{3} os elétrons de valência são os do 2s e 2p: ou seja, 2s^{2}2p^{3}. Contagem: 2+3=5 elétrons de valência.
  • Os elétrons de cerne são os das camadas internas, aqui apenas 1s^{2}: ou seja, 2 elétrons de cerne.
Dica rápida para a prova: quando pedirem número de elétrons de valência para elementos do bloco s ou p, conte simplesmente os elétrons no maior n escrito na configuração (ainda que, em química avançada, às vezes a definição varie; para provas comuns essa regra funciona).

Resposta

\mathrm{N}:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{3}
Elétrons de valência: 2s^{2}\;2p^{3} (5 elétrons)
Elétrons de cerne: 1s^{2} (2 elétrons)