Calcule o momento Magnético dos íons a seguir:
Passo 1
O enunciado pede para calcular o momento magnético dos íons a seguir:
e
.
Informações relevantes fornecidas (explicitamente pelo enunciado):
- A lista de íons acima é o que devemos avaliar.
- Não há figura nem tabela adicionais.
Passo 2
Qual é a definição que vamos usar para o momento magnético? Vou explicar de forma bem prática.
- Vou calcular o momento magnético efetivo de spin (chamado de momento magnético spin-only), dado pela fórmula
onde:
-
é o número de elétrons desemparelhados no íon; -
é o magneton de Bohr (unidade do momento magnético).
Explicação didática: essa fórmula considera apenas o momento de spin dos elétrons (não inclui contribuições orbitais). Para a maioria dos íons 3d em estados comuns (exceto alguns casos com forte contribuição orbital), a aproximação spin-only funciona muito bem na hora da prova.
Passo 3
Como vou determinar
(número de elétrons desemparelhados) para cada íon?
- Primeiro pego o número atômico do elemento e escrevo a configuração eletrônica do átomo neutro no estado fundamental.
- Ao formar o íon, retiro elétrons seguindo a regra prática: removem-se primeiro os elétrons
externos (por exemplo ) e depois os . - Depois de obter a configuração do íon, uso a regra de Hund: nos orbitais degenerados os elétrons ocupam primeiro sondos isolados com spins paralelos; assim conto quantos elétrons ficam desemparelhados.
- Finalmente aplico a fórmula
e dou uma aproximação numérica (duas casas decimais).
Agora aplico esse procedimento item por item. Em cada item explico a configuração e conto os desemparelhados.
Passo 4
- Ferro neutro: número atômico
. Configuração eletrônica: . - Ao formar
removem-se primeiro os dois elétrons e mais um do , ficando . Logo a configuração do íon é . - Em
(cinco elétrons em cinco orbitais degenera-dos) segundo Hund todos ficam desemparelhados, então . - Aplicando a fórmula:
Passo 5
- Cobre neutro:
. Configuração eletrônica: (configuração usualmente escrita como ). - Para
removem-se primeiro elétrons e depois : sobra . - Em
há um único elétron desemparelhado, logo . - Aplicando a fórmula:
Passo 6
- Chumbo neutro:
. Configuração eletrônica: . - Para
removem-se quatro elétrons (os e os ), resultando em configuração — camadas completamente emparelhadas. - Portanto
e
Passo 7
- Titânio neutro:
. Configuração eletrônica: . - Para
removem-se quatro elétrons (os e os ), ficando . - Logo
e
Passo 8
- Cromo neutro:
. Configuração particular: (estável por meio de meia-camada d cheia). - Ao formar
removem-se o e dois elétrons do , resultando em . - Em
os três elétrons ocupam três orbitais distintos com spins paralelos (Hund), então . - Aplicando a fórmula:
Passo 9
- Zinco neutro:
. Configuração eletrônica: . - Para
removem-se os , sobrando , que é completamente emparelhado. - Portanto
e
Passo 10
- Níquel neutro:
. Configuração eletrônica: . - Para
removem-se os dois , ficando . - Em estado livre (ou em campos típicos onde a contribuição orbital é pequena) o arranjo
tem elétrons desemparelhados (distribuição segundo Hund). - Aplicando a fórmula:
Passo 11
- Tungstênio neutro:
. Configuração eletrônica: . - Para
removem-se seis elétrons (os e os ), restando . - Logo
e