Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do seguinte íon:
(\mathrm{Co}^{2+});

Passo 1

O que o problema pede: dar a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do íon \mathrm{Co}^{2+}.
Informações relevantes que temos (sem resolver ainda):
  • O número atômico do cobalto é Z=27. Isso significa que o átomo neutro de cobalto tem 27 elétrons.
  • Ao formar o íon \mathrm{Co}^{2+} esse átomo perde 2 elétrons, ficando com 27-2 elétrons.
  • Precisamos fornecer a configuração eletrônica do estado fundamental (nível de energia mais baixo) e contar quantos elétrons ficam desemparelhados nessa configuração.

Passo 2

Relembrando regras básicas (aulas rápidas e essenciais):
  • Regra de Aufbau: preenchimento das orbitais em ordem de energia crescente. Para os elementos até os metais de transição consideramos a ordem aproximada: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d,
  • Regra de Hund: dentro de um mesmo subnível (por exemplo, 3d com cinco orbitais), coloca-se primeiro um elétron com mesmo spin em cada orbital disponível antes de começar a parear elétrons.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
  • Importante para íons de metais de transição: ao formar cátions, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais 4s (os mais externos) e só então dos 3d. Ou seja, mesmo que ao preencher se coloque 4s antes de 3d, na ionização sai o elétron do 4s primeiro.

Passo 3

Configuração eletrônica do átomo neutro de cobalto:
  • Sabendo que a configuração do argônio é [Ar] com 18 elétrons, restam 27-18=9 elétrons para distribuir após o núcleo de [Ar].
  • Distribuindo esses 9 elétrons seguindo Aufbau: dois vão para 4s e sete para 3d. Logo a configuração do cobalto neutro é
[Ar]\,4s^2\,3d^7.

Passo 4

Construindo o íon \mathrm{Co}^{2+}:
  • Para obter \mathrm{Co}^{2+} tiram-se 2 elétrons do átomo neutro.
  • Seguindo o ponto sobre remoção de elétrons, removem-se primeiro os elétrons do 4s. Assim, os dois elétrons 4s^2 são removidos.
  • Resta então a configuração
[Ar]\,3d^7,
que é a configuração do estado fundamental de \mathrm{Co}^{2+}.

Passo 5

Contagem de elétrons desemparelhados em 3d^7:
  • O subnível 3d tem 5 orbitais. Colocamos 7 elétrons segundo a regra de Hund: primeiro um elétron de mesmo spin em cada orbital (5 elétrons), depois os dois elétrons restantes começam a parear em dois desses orbitais.
  • Visualmente (cada caixa = orbital d): após preencher conforme Hund,
\uparrow\downarrow\quad \uparrow\downarrow\quad \uparrow\quad \uparrow\quad \uparrow
(neste exemplo duas orbitais estão pareadas e três têm apenas um elétron).
  • Portanto o número de elétrons desemparelhados é
5-2 = 3.
  • Interpretação rápida: 3d^7 no estado de máxima multiplicidade tem 3 elétrons desemparelhados (spin total S=\tfrac{3}{2}, multiplicidade 2S+1=4).

Passo 6

Observação prática (para te deixar confiante na prova):
  • Se a questão pedisse sobre complexos de coordenação, o número de elétrons desemparelhados poderia mudar (campo de ligantes forte pode emparelhar mais elétrons). Mas aqui, pedindo o estado fundamental do íon isolado \mathrm{Co}^{2+}, a resposta correta é a que obtivemos acima.
  • Força aí que está certinho — ideia principal: tirar primeiro do 4s e aplicar Hund no 3d.

Resposta

[Ar]\,3d^7
3 elétrons desemparelhados

Exercícios relacionados