De a configuração eletrônica de cada um dos íons a seguir:
(a) \mathrm{Cr}^{3+}

Passo 1

O que o enunciado pede: determinar a configuração eletrônica do íon \mathrm{Cr}^{3+}.
Informações que temos (implícitas no enunciado):
  • O número atômico do Cr (cromo) é Z=24. Isso significa que o átomo neutro de Cr tem 24 elétrons.
  • O íon \mathrm{Cr}^{3+} tem perdido 3 elétrons, portanto possui 24-3=21 elétrons no total.
    Nada mais foi dado; com isso já é possível determinar a configuração eletrônica do íon.

Passo 2

Conceitos e regras básicas (rápida revisão didática, para você usar na prova):
  • Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam orbitais em ordem crescente de energia. Uma ordem útil até a camada 4 é: \,1s,\,2s,\,2p,\,3s,\,3p,\,4s,\,3d,\,4p\,.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: dentro de um subnível (por exemplo 3d) os elétrons ocupam orbitais vazios primeiro, maximizando o número de elétrons desemparelhados.
  • Exceção importante para metais de transição: embora 4s seja preenchido antes de 3d no átomo neutro, ao oxidar (formar cátions) os elétrons removem-se primeiro do orbital 4s e depois do 3d. Ou seja, ao tirar elétrons, retire primeiro os de 4s.

Passo 3

Configuração eletrônica do Cr neutro (detalhando porque é importante aqui):
  • Se seguíssemos estritamente a ordem de preenchimento, poderíamos esperar [\mathrm{Ar}]\,4s^{2}\,3d^{4}.
  • Porém o Cr apresenta a exceção conhecida: a configuração real do átomo neutro é [\mathrm{Ar}]\,4s^{1}\,3d^{5}. Isso ocorre porque a configuração com subnível 3d meio preenchido ( d^{5}) tem maior estabilidade devido à energia de troca e simetria.
  • Verificação de contagem: [\mathrm{Ar}] corresponde a 18 elétrons; somando 4s^{1} e 3d^{5} 18+1+5=24, que é o Z do Cr.

Passo 4

Remoção de elétrons para formar \mathrm{Cr}^{3+} (passo a passo matemático e físico):
  • Começamos com a configuração do átomo neutro: [\mathrm{Ar}]\,4s^{1}\,3d^{5}.
  • Precisamos remover 3 elétrons no total. Pela regra de remoção, tiramos primeiro os elétrons do orbital 4s.
    • Removendo o elétron de 4s^{1} dá o cátion \mathrm{Cr}^{+} com configuração [\mathrm{Ar}]\,3d^{5}. (Contagem: 18+5=23 elétrons.)
  • Ainda faltam remover mais 2 elétrons para chegar em 3+. Esses virão do subnível 3d.
    • Tirando dois elétrons de 3d^{5} obtemos 3d^{3}.
  • Assim, após remover 1 elétron do 4s e 2 elétrons do 3d, o total de elétrons é 24-3=21, que se organiza como [\mathrm{Ar}]\,3d^{3}.

Passo 5

Escrevendo a configuração final de forma clara e também expandida (útil na prova):
  • Notação com gás nobre (abreviada): \mathrm{Cr}^{3+}:\\ [\mathrm{Ar}]\\\ 3d^{3}.
  • Notação expandida (mostrando todas as camadas preenchidas): \mathrm{Cr}^{3+}:\\\ 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,3d^{3}.
Dica prática para a prova: para íons de metais de transição, sempre verifique a configuração do átomo neutro (atenção às exceções como Cr e Cu) e, ao formar cátions, remova primeiro os elétrons s da camada mais externa antes dos elétrons d.

Resposta

\mathrm{Cr}^{3+}:\\ [\mathrm{Ar}]\\\ 3d^{3}

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