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
e oxigênio
?
Passo 1
O problema pede as configurações eletrônicas no estado fundamental dos íons
e
. Informações fornecidas (que usaremos):
- Número atômico do boro:
. - Número atômico do oxigênio:
. - Cada carga positiva
indica que o íon tem um elétron a menos que o átomo neutro: elétrons do íon = .
Passo 2
Regras básicas que vamos aplicar (explicadas de forma simples):
- Ordem de energia (para as camadas que interessam aqui):
é mais estável (menor energia) que , que por sua vez é mais estável que . Então, ao preencher elétrons no átomo neutro seguimos a ordem . - 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
), os elétrons ocupam orbitais separados com spins paralelos antes de emparelhar. - Para cátions (íons positivos): removemos elétrons do orbital de maior número quântico principal
primeiro (no nosso caso, do nível antes de remover dos ). Entre e , o tem energia ligeiramente maior, então ao remover elétrons tipicamente saem primeiro dos .
Passo 3
Configuração do boro neutro e quantidade de elétrons no íon:
- Boro neutro (
) tem elétrons e configuração no estado fundamental
- O íon
tem elétrons. Aplicando a regra de remoção (tirar elétron do orbital de maior energia, aqui ), removemos a contribuição do neutro. Resultado:
Aqui conferimos a contagem:
elétrons — bate com
.
Passo 4
Configuração do oxigênio neutro e quantidade de elétrons no íon:
- Oxigênio neutro (
) tem elétrons e configuração
- O íon
tem elétrons. Removemos um elétron do orbital de maior energia na camada , isto é do . Assim:
Segundo a regra de Hund, esses três elétrons em
ocupam os três orbitais
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
e depois escreva a configuração do átomo neutro e retire elétrons do orbital de maior . Se houver empate em , retire do orbital de maior energia dentro desse nível (normalmente p antes de s). - Exemplos rápidos (sem cálculo): tirar 1 elétron de
se existir ocupado; se não houver elétron em , então do .