Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do seguinte íon:
;
Passo 1
O que o enunciado pede e quais dados temos:
- Pede a configuração eletrônica do estado fundamental de
. - Pede também o número de elétrons desemparelhados desse íon.
- Informação importante que vamos usar (não pedida, mas necessária): o bismuto neutro tem número atômico
, isto é, tem elétrons no estado neutro. Como o íon é ele perdeu elétrons, então o íon tem elétrons.
Passo 2
Relembrando como montar a configuração eletrônica de um átomo neutro (passo a passo, bem didático):
- Usamos a regra de Aufbau (preenchimento por energia crescente), somada às regras de Pauli e Hund. Na prática, para elementos pesados como o bismuto é prático usar o gás nobre anterior como “núcleo” e depois listar os subníveis preenchidos.
- O gás nobre anterior a Bi é o xenônio, cuja configuração representa
elétrons; em notação curta escrevemos isso como . - A partir de
os elétrons seguintes (para chegar a ) ocupam os subníveis na ordem conhecida: , , , . - Assim, a configuração do bismuto neutro (contando e verificando somas) é
Explicação rápida das potências:
significa que o subnível
está completo com
elétrons; somando
(
) mais
dá
elétrons no total.
Passo 3
Como construir a configuração de
:
- Um cátion é formado removendo-se elétrons do átomo neutro. A regra prática para remoção é: elétrons são removidos primeiro do subnível com maior número quântico principal
(i.e., do nível mais externo), independente da ordem de preenchimento entre subníveis com diferentes . - No caso do bismuto neutro a camada mais externa é
, ocupada pelos subníveis e . Especificamente temos . - Para formar
retiramos elétrons, que serão removidos primeiramente dos elétrons de (pois são os de maior e os mais externos). Retirando os três elétrons . - Portanto a configuração do íon fica
Observação útil: isso deixa o íon isoelectrônico com o mercúrio neutro (
,
), cuja configuração também é
.
Passo 4
Contando elétrons desemparelhados e por que:
- Um elétron desemparelhado existe quando em um dado subnível há orbitais com elétrons não pareados segundo a regra de Hund.
- Na configuração encontrada todos os subníveis relevantes estão completos:
(completo), (completo) e (par). Subníveis completos não deixam elétrons desemparelhados porque os elétrons ocupam todos os orbitais com spins emparelhados. - Logo, o número de elétrons desemparelhados em
é .
Passo 5
Resumo didático rápido para gravar na prova:
- Monte primeiro a configuração do átomo neutro com o gás nobre anterior
. - Para cátions, remova elétrons a partir do maior
(camada mais externa): aqui os saem antes dos . - Verifique se sobram subníveis parcialmente preenchidos para contar elétrons desemparelhados; se todos os subníveis estiverem completos ou com pares, o número é zero.