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
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
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
é diamagnético ou paramagnético. - Dizer quantos elétrons desparelhados ele possui.
Informações relevantes dadas (explícitas ou implícitas):
- O íon em questão é
(níquel com carga ). - Precisa-se conhecer a configuração eletrônica e contar elétrons desparelhados.
Passo 2
Encontrar a configuração eletrônica do átomo neutro
e entender como formar
.
- O número atômico do níquel é
, logo o átomo neutro tem elétrons. - A configuração eletrônica do níquel neutro, seguindo Aufbau / ordem de preenchimento, é
Explanação curta (didática):
representa a configuração do gás nobre argônio com
elétrons. Depois de
vêm os orbitais
e
; no estado fundamental do átomo neutro, há dois elétrons em
e oito em
.
Passo 3
Formação de
: quais elétrons são removidos?
- Ao formar cátions de metais de transição, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais
externos e só depois dos . Portanto, ao tirar dois elétrons de ,
Explicação curta: embora
seja preenchido antes de
no átomo neutro, quando o átomo perde elétrons os elétrons
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
.
- Existem cinco orbitais
. Para distribuir 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: - Coloca-se um elétron em cada um dos cinco orbitais
: isso usa elétrons e deixa elétrons com spin não pareado. - Restam
elétrons a colocar; esses três adicionais serão emparelhamentos em três dos orbitais já ocupados.
- Coloca-se um elétron em cada um dos cinco orbitais
- 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
.
Representação simples (sem desenho gráfico complicado): após a primeira passadinha temos 5 elétrons não pareados; depois de emparelhar 3 deles, sobram
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
elétrons desparelhados em , o íon é paramagnético.
Resposta
c) Paramagnético; 2 elétrons desparelhados