(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 { }^{1} 3 \mathrm{~d}^{5} em vez de [Ar] 4 s^{2} 3 d^{4}. 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.

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 s promovido para d, resultando em s^1d^{n} ou em s^0d^{10}). As alternativas são:
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 s e d 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:
    1. estabilidade relativa de subcamadas meio-preenchidas e totalmente preenchidas: uma subcamada d meio-preenchida ( d^5) ou totalmente preenchida ( d^{10}) tem energia mais baixa por causa de maior energia de troca (exchange energy) e menor repulsão eletrônica efetiva entre elétrons paralelos.
    2. energia de emparelhamento: evitar emparelhar elétrons no mesmo orbital d (que custa energia) às vezes compensa remover um elétron do orbital s.
  • Resultado prático: alguns átomos “promovem” um elétron de s para d, passando de uma configuração prevista s^2 d^{n-1} para s^1 d^{n} (como \text{Cr}:\\ [\text{Ar}]\\\ 4s^1 3d^5) ou para s^0 d^{10} (como \text{Pd}:\\ [\text{Kr}]\\\ 4d^{10} 5s^0).

Passo 3

Agora vamos verificar, elemento por elemento, quais realmente apresentam configurações irregulares (vou indicar a configuração de estado fundamental conhecida):
  • Nióbio ( \text{Nb}, Z=41): configuração experimental conhecida é \\ ([\text{Kr}]\\\ 5s^1 4d^4). A configuração “esperada” simples seria \\ ([\text{Kr}]\\\ 5s^2 4d^3). Como a real tem 5s^1 em vez de 5s^2, Nb é uma exceção (promove elétron para d).
  • Molibdênio ( \text{Mo}, Z=42): configuração experimental é \\ ([\text{Kr}]\\\ 5s^1 4d^5). A esperada seria \\ ([\text{Kr}]\\\ 5s^2 4d^4). Mo é uma exceção (análogo ao Cr).
  • Rutênio ( \text{Ru}, Z=44): configuração experimental comumente registrada é \\ ([\text{Kr}]\\\ 5s^1 4d^7) (ou, em alguns relatos, mistura com pequena contribuição de \\\ 5s^2 4d^6, mas o estado fundamental efetivamente mostra 5s^1). Portanto Ru também apresenta comportamento não trivial (tem configuração com 5s^1).
Concluímos que Nb, Mo e Ru exibem desvios à regra simples (todos têm a tendência de apresentar s^1 d^{n} em vez de s^2 d^{n-1}).

Passo 4

Verificação rápida das outras alternativas para eliminar opções:
  • Alternativa B:
    • Paládio ( \text{Pd}, Z=46) é notório por ter configuração \\ ([\text{Kr}]\\\ 4d^{10} 5s^0), claramente “irregular”.
    • Prata ( \text{Ag}, Z=47) tem \\ ([\text{Kr}]\\\ 4d^{10} 5s^1), também irregular (análogo ao Cu).
    • Cádmio ( \text{Cd}, Z=48) tem configuração \\ ([\text{Kr}]\\\ 4d^{10} 5s^2), 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.
  • Alternativa A: contém tecnécio, rutênio e ródio. Ru (rutênio) é irregular como já vimos; ródio ( \text{Rh}) frequentemente apresenta \\ ([\text{Kr}]\\\ 4d^8 5s^1) ou variações próximas (comportamento complexo), mas tecnécio ( \text{Tc}) 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 ( \text{Nb},\\ \text{Mo},\\ \text{Ru}) reúne três elementos conhecidos por exibirem configurações eletrônicas que desviam da ordem simples preenchendo de modo a favorecer d meio-preenchido ou ajustando o número de elétrons em s para reduzir a energia total — portanto são análogos a Cr e Cu no sentido pedido.

Resposta

C

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