Conceito: Íons de metais de transição frequentemente apresentam propriedades magnéticas distintas dependendo do estado de oxidação. A perda de elétrons pode levar à remoção de elétrons desparelhados, alterando o caráter magnético.
O íon \mathrm{Ni}^{2+} é diamagnético ou paramagnético? Quantos elétrons desparelados ele possui?
a) Diamagnético; 0 elétrons desparelhados
b) Paramagnético; 1 elétron desparelado
c) Paramagnético; 2 elétrons desparelhados
d) Paramagnético; 3 elétrons desparelhados
e) Paramagnético; 4 elétrons desparelhados

Passo 1

O que o problema pede:
  • Determinar se o íon \mathrm{Ni}^{2+} é diamagnético ou paramagnético.
  • Dizer quantos elétrons desparelhados ele possui.
Informações relevantes dadas (explícitas ou implícitas):
  • O íon em questão é \mathrm{Ni}^{2+} (níquel com carga +2).
  • Precisa-se conhecer a configuração eletrônica e contar elétrons desparelhados.

Passo 2

Encontrar a configuração eletrônica do átomo neutro \mathrm{Ni} e entender como formar \mathrm{Ni}^{2+}.
  • O número atômico do níquel é Z=28, logo o átomo neutro tem 28 elétrons.
  • A configuração eletrônica do níquel neutro, seguindo Aufbau / ordem de preenchimento, é
\mathrm{Ni}:\\ [Ar]\;3d^{8}\;4s^{2}.
Explanação curta (didática): [Ar] representa a configuração do gás nobre argônio com 18 elétrons. Depois de [Ar] vêm os orbitais 3d e 4s; no estado fundamental do átomo neutro, há dois elétrons em 4s e oito em 3d.

Passo 3

Formação de \mathrm{Ni}^{2+}: quais elétrons são removidos?
  • Ao formar cátions de metais de transição, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais s externos e só depois dos d. Portanto, ao tirar dois elétrons de \mathrm{Ni},
\mathrm{Ni}^{2+}:\\ [Ar]\;3d^{8}.
Explicação curta: embora 4s seja preenchido antes de 3d no átomo neutro, quando o átomo perde elétrons os elétrons 4s são removidos primeiro porque ficam energeticamente mais altos em presença da carga positiva do núcleo e das interações eletrônicas.

Passo 4

Como contar elétrons desparelhados em uma configuração 3d^{8}.
  • Existem cinco orbitais d. Para distribuir 8 elétrons obedecendo à regra de Hund (primeiro colocar um elétron com spins paralelos em cada orbital disponível antes de emparelhar) procedemos assim, de forma conceitual:
    1. Coloca-se um elétron em cada um dos cinco orbitais d: isso usa 5 elétrons e deixa 5 elétrons com spin não pareado.
    2. Restam 8-5=3 elétrons a colocar; esses três adicionais serão emparelhamentos em três dos orbitais já ocupados.
  • Resultado final: três orbitais ficam com dois elétrons (pares) e dois orbitais ficam com um elétron cada (ímpares). Assim o número de elétrons desparelhados é 2.
Representação simples (sem desenho gráfico complicado): após a primeira passadinha temos 5 elétrons não pareados; depois de emparelhar 3 deles, sobram 5-3=2 desparelhados.

Passo 5

Significado e conclusão sobre magnetismo.
  • Definições rápidas (didáticas):
    • Diamagnético: todos os elétrons estão pareados — o material não tem momento magnético permanente e é ligeiramente repelido por campos magnéticos.
    • Paramagnético: há elétrons desparelhados — o material tem momento magnético permanente (proporcional ao número de elétrons desparelhados) e é atraído por campos magnéticos.
  • Como contamos 2 elétrons desparelhados em [Ar]\;3d^{8}, o íon \mathrm{Ni}^{2+} é paramagnético.

Resposta

c) Paramagnético; 2 elétrons desparelhados

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