Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados de cada um dos seguintes íons:
(a) Sb^3+;
(b) Sn^4+;
© W^+;
(d) Br^-;
(e) Ni^2+.

Passo 1

Beleza, a questão pede que a gente encontre para cada íon
  1. a configuração eletrônica no estado fundamental;
  2. o número de elétrons desemparelhados.
Conteúdo da matéria:
  • Princípio de Aufbau (ordem de enchimento dos orbitais);
  • Princípio de exclusão de Pauli (spin máximo de 2 elétrons/operação);
  • Regra de Hund (preencher orbitais degenerados com spins paralelos antes de emparelhar);
  • Como remover elétrons em cátions (elimina-se antes de tudo dos orbitais de maior n, geralmente s antes de d/f) ou adicionar em ânions.
O que vamos precisar:
  • Tabela de números atômicos (Z);
  • Ordem de preenchimento: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p …
  • Saber remover elétrons de s antes de d/f nos cátions.

Passo 2

(a) Sb³⁺
  • Z(Sb) = 51 ⇒ neutral tem 51 elétrons. Em Sb³⁺: 51 – 3 = 48 elétrons.
  • Configuração do Sb neutro: Sb: [Kr],4d^105s^2 5p^3
    - Tirando 3 elétrons (sempre dos orbitais de maior n, aqui 5p):
    Sb^3+: [Kr],4d^105s^2;(5p^0)
  • Teoria aplicada: Pauli garante até 2e⁻ por orbital, Hund dita que os 3 em 5p estariam desemparelhados e aí foram todos removidos.
  • Contagem de desemparelhados: em 4d^10 todos emparelhados; em 5s^2 idem. → 0 elétrons desemparelhados.

Passo 3

(b) Sn⁴⁺
  • Z(Sn) = 50 ⇒ neutro com 50 e⁻; em Sn⁴⁺: 50 – 4 = 46 elétrons.
  • Configuração do Sn neutro: Sn: [Kr],4d^105s^2 5p^2
    - Removendo 4 elétrons: primeiro 2 em 5p, depois 2 em 5s:
    Sn^4+: [Kr],4d^10;(5s^0,5p^0)
  • Todos os elétrons ficam no subshell 4d^10, que está totalmente emparelhado.
  • Desemparelhados = 0.

Passo 4

© W⁺
  • Z(W) = 74 ⇒ neutro tem 74 e⁻; em W⁺: 74 – 1 = 73 elétrons.
  • Configuração do W neutro (Aufbau + exceções mínimas): W: [Xe],4f^145d^4 6s^2
    - Ao formar W⁺, a gente remove 1 elétron do orbital com maior n (6s):
    W^+: [Xe],4f^145d^4 6s^1
  • Contagem de desemparelhados:
    • Em 4f^14 todos emparelhados;
    • Em 5d^4 (5 orbitais, 4 elétrons) cada um em orbital distinto → 4 desemparelhados;
    • Em 6s^1 há 1 elétron desemparelhado.
      Total = 4 + 1 = 5 elétrons desemparelhados.

Passo 5

(d) Br⁻
  • Z(Br) = 35 ⇒ neutro com 35 e⁻; em Br⁻: 35 + 1 = 36 elétrons.
  • Configuração do Br neutro: Br: [Ar],3d^104s^2 4p^5
    - Ao ganhar 1 elétron, ele vai para 4p:
    Br^-: [Ar],3d^104s^2 4p^6
  • Isso completa o nível n=4, o que equivale a configuração [Kr].
  • Todos os elétrons estão emparelhados → 0 elétrons desemparelhados.

Passo 6

(e) Ni²⁺
  • Z(Ni) = 28 ⇒ neutro com 28 e⁻; em Ni²⁺: 28 – 2 = 26 elétrons.
  • Configuração do Ni neutro: Ni: [Ar],3d^8 4s^2
    - Removendo 2 elétrons do 4s:
    Ni^2+: [Ar],3d^8 (4s^0)
  • Em 3d^8, distribuindo com Hund: 8 elétrons ocupam 5 orbitais d → sobram 2 orbitais sem emparelhar → 2 elétrons desemparelhados.

Resposta

(a) Sb³⁺: [Kr],4d^105s^2, 0 elétrons desemparelhados.
(b) Sn⁴⁺: [Kr],4d^10, 0 elétrons desemparelhados.
© W⁺: [Xe],4f^145d^4 6s^1, 5 elétrons desemparelhados.
(d) Br⁻: [Ar],3d^104s^2 4p^6 (ou [Kr]), 0 elétrons desemparelhados.
(e) Ni²⁺: [Ar],3d^8, 2 elétrons desemparelhados.

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