(Concurso IFRN 2025 - FUNCERN) Certos elementos de transição, como cromo e cobre, apresentam configurações eletrônicas que não seguem a ordem esperada de preenchimento dos orbitais. Por exemplo, o cromo possui a configuração [Ar] 4s
em vez de [Ar]
. As regras de Slater foram refinadas fornecendo valores de energias mais compatíveis aos dados experimentais.
Assim, como o cromo e o cobre, que não seguem a ordem simples de preenchimento dos orbitais, têm-se os elementos
A) tecnécio, rutênio e ródio.
B) paládio, cádmio e prata.
C) nióbio, molibdênio e rutênio.
Assim, como o cromo e o cobre, que não seguem a ordem simples de preenchimento dos orbitais, têm-se os elementos
A) tecnécio, rutênio e ródio.
B) paládio, cádmio e prata.
C) nióbio, molibdênio e rutênio.
Passo 1
O enunciado pergunta quais dos conjuntos dados contêm elementos que, assim como o cromo e o cobre, apresentam configurações eletrônicas que não seguem a ordem simples de preenchimento (isto é, que exibem arranjos “irregulares”, por exemplo com um elétron do orbital
promovido para
, resultando em
ou em
). As alternativas são:
A) tecnécio, rutênio e ródio.
B) paládio, cádmio e prata.
C) nióbio, molibdênio e rutênio.
A) tecnécio, rutênio e ródio.
B) paládio, cádmio e prata.
C) nióbio, molibdênio e rutênio.
O objetivo é decidir qual alternativa lista somente elementos que apresentam tais irregularidades.
Passo 2
Entendendo por que alguns elementos têm configurações “irregulares” (aulas curta e amigável):
- Em átomos de metais de transição há orbitais
e muito próximos em energia. A ordem prevista pelo diagrama de Aufbau nem sempre dá a menor energia total do átomo. - Dois efeitos importantes que explicam as exceções:
- estabilidade relativa de subcamadas meio-preenchidas e totalmente preenchidas: uma subcamada
meio-preenchida ( ) ou totalmente preenchida ( ) tem energia mais baixa por causa de maior energia de troca (exchange energy) e menor repulsão eletrônica efetiva entre elétrons paralelos. - energia de emparelhamento: evitar emparelhar elétrons no mesmo orbital
(que custa energia) às vezes compensa remover um elétron do orbital .
- estabilidade relativa de subcamadas meio-preenchidas e totalmente preenchidas: uma subcamada
- Resultado prático: alguns átomos “promovem” um elétron de
para , passando de uma configuração prevista para (como ) ou para (como ).
Passo 3
Agora vamos verificar, elemento por elemento, quais realmente apresentam configurações irregulares (vou indicar a configuração de estado fundamental conhecida):
- Nióbio (
, ): configuração experimental conhecida é . A configuração “esperada” simples seria . Como a real tem em vez de , Nb é uma exceção (promove elétron para ). - Molibdênio (
, ): configuração experimental é . A esperada seria . Mo é uma exceção (análogo ao Cr). - Rutênio (
, ): configuração experimental comumente registrada é (ou, em alguns relatos, mistura com pequena contribuição de , mas o estado fundamental efetivamente mostra ). Portanto Ru também apresenta comportamento não trivial (tem configuração com ).
Concluímos que Nb, Mo e Ru exibem desvios à regra simples (todos têm a tendência de apresentar
em vez de
).
Passo 4
Verificação rápida das outras alternativas para eliminar opções:
- Alternativa B:
- Paládio (
, ) é notório por ter configuração , claramente “irregular”. - Prata (
, ) tem , também irregular (análogo ao Cu). - Cádmio (
, ) tem configuração , que é a configuração esperada e não é uma exceção. Assim a alternativa B contém um elemento (Cd) que segue a ordem simples, então não satisfaz a descrição “como o cromo e o cobre” para todos os três nomes.
- Paládio (
- Alternativa A: contém tecnécio, rutênio e ródio. Ru (rutênio) é irregular como já vimos; ródio (
) frequentemente apresenta ou variações próximas (comportamento complexo), mas tecnécio ( ) tem comportamento menos claramente anômalo em comparação com os exemplos típicos (e, além disso, a alternativa C já contém três elementos bem estabelecidos como anômalos). Mesmo sem insistir em A, a alternativa C é mais diretamente a lista clássica de exceções análogas a Cr/Cu no mesmo período.
Passo 5
Interpretação final e escolha: a alternativa C (
) reúne três elementos conhecidos por exibirem configurações eletrônicas que desviam da ordem simples preenchendo de modo a favorecer
meio-preenchido ou ajustando o número de elétrons em
para reduzir a energia total — portanto são análogos a Cr e Cu no sentido pedido.
Resposta
C