A configuração eletrônica do estado fundamental dos íons pode ser descrita pela mesma notação que discutimos para os átomos. Quais são as configurações eletrônicas (estado fundamental) dos íons de boro \mathrm{B}^{+}e oxigênio \mathrm{O}^{+}?

Passo 1

O problema pede as configurações eletrônicas no estado fundamental dos íons \mathrm{B}^{+} e \mathrm{O}^{+}. Informações fornecidas (que usaremos):
  • Número atômico do boro: \;Z(\mathrm{B})=5.
  • Número atômico do oxigênio: \;Z(\mathrm{O})=8.
  • Cada carga positiva +1 indica que o íon tem um elétron a menos que o átomo neutro: elétrons do íon = Z - 1.

Passo 2

Regras básicas que vamos aplicar (explicadas de forma simples):
  • Ordem de energia (para as camadas que interessam aqui): \;1s é mais estável (menor energia) que \;2s, que por sua vez é mais estável que \;2p. Então, ao preencher elétrons no átomo neutro seguimos a ordem \;1s,\,2s,\,2p.
  • Princípio de Aufbau (preenchimento): colocamos elétrons primeiro nos orbitais de menor energia.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (os três orbitais 2p), os elétrons ocupam orbitais separados com spins paralelos antes de emparelhar.
  • Para cátions (íons positivos): removemos elétrons do orbital de maior número quântico principal n primeiro (no nosso caso, do nível n=2 antes de remover dos n=1). Entre 2s e 2p, o 2p tem energia ligeiramente maior, então ao remover elétrons tipicamente saem primeiro dos 2p.

Passo 3

Configuração do boro neutro e quantidade de elétrons no íon:
  • Boro neutro ( \mathrm{B}) tem \;Z=5 elétrons e configuração no estado fundamental
1s^2\,2s^2\,2p^1.
  • O íon \mathrm{B}^{+} tem 5-1=4 elétrons. Aplicando a regra de remoção (tirar elétron do orbital de maior energia, aqui 2p), removemos a contribuição 2p^1 do neutro. Resultado:
\mathrm{B}^{+}:\;1s^2\,2s^2.
Aqui conferimos a contagem: 2+2=4 elétrons — bate com Z-1.

Passo 4

Configuração do oxigênio neutro e quantidade de elétrons no íon:
  • Oxigênio neutro ( \mathrm{O}) tem \;Z=8 elétrons e configuração
1s^2\,2s^2\,2p^4.
  • O íon \mathrm{O}^{+} tem 8-1=7 elétrons. Removemos um elétron do orbital de maior energia na camada n=2, isto é do 2p. Assim:
\mathrm{O}^{+}:\;1s^2\,2s^2\,2p^3.
Segundo a regra de Hund, esses três elétrons em 2p^3 ocupam os três orbitais 2p singly (um em cada) com spins paralelos — isso maximiza o número de spins desemparelhados e descreve o estado fundamental.

Passo 5

Comentários didáticos e resumo prático para a prova:
  • Lembre-se: para cátions de elementos do bloco s/p, conte elétrons como Z - \text{carga} e depois escreva a configuração do átomo neutro e retire elétrons do orbital de maior n. Se houver empate em n, retire do orbital de maior energia dentro desse nível (normalmente p antes de s).
  • Exemplos rápidos (sem cálculo): tirar 1 elétron de \;2p se existir 2p ocupado; se não houver elétron em 2p, então do 2s.

Resposta

\mathrm{B}^{+}:\;1s^2\,2s^2
\mathrm{O}^{+}:\;1s^2\,2s^2\,2p^3

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