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
.
Informações relevantes que temos (sem resolver ainda):
- O número atômico do cobalto é
. Isso significa que o átomo neutro de cobalto tem elétrons. - Ao formar o íon
esse átomo perde elétrons, ficando com 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:
… - Regra de Hund: dentro de um mesmo subnível (por exemplo,
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
(os mais externos) e só então dos . Ou seja, mesmo que ao preencher se coloque antes de , na ionização sai o elétron do primeiro.
Passo 3
Configuração eletrônica do átomo neutro de cobalto:
- Sabendo que a configuração do argônio é
com elétrons, restam elétrons para distribuir após o núcleo de . - Distribuindo esses
elétrons seguindo Aufbau: dois vão para e sete para . Logo a configuração do cobalto neutro é
Passo 4
Construindo o íon
:
- Para obter
tiram-se elétrons do átomo neutro. - Seguindo o ponto sobre remoção de elétrons, removem-se primeiro os elétrons do
. Assim, os dois elétrons são removidos. - Resta então a configuração
que é a configuração do estado fundamental de
.
Passo 5
Contagem de elétrons desemparelhados em
:
- O subnível
tem orbitais. Colocamos 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,
(neste exemplo duas orbitais estão pareadas e três têm apenas um elétron).
- Portanto o número de elétrons desemparelhados é
- Interpretação rápida:
no estado de máxima multiplicidade tem elétrons desemparelhados (spin total , multiplicidade ).
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
, a resposta correta é a que obtivemos acima. - Força aí que está certinho — ideia principal: tirar primeiro do
e aplicar Hund no .