Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do seguinte íon:
;
Passo 1
O enunciado dá o íon
e pede duas coisas:
- A configuração eletrônica do estado fundamental desse íon.
- O número de elétrons desemparelhados nesse estado.
Informações relevantes fornecidas ou necessárias (que vou usar mais adiante):
- O símbolo é
. - É preciso saber o número atômico do silício (número de prótons), que é
. - O íon
tem carga , isto é, perdeu quatro elétrons em relação ao átomo neutro.
Passo 2
Conceitos e regras que vou usar (explicados de forma didática):
- Cada átomo neutro tem
elétrons. Um íon com carga positiva tem elétrons. - Ordem de preenchimento (princípio de Aufbau, de forma prática): os elétrons ocupam orbitais em ordem de energia crescente. Para os níveis baixos que aqui importam, a ordem útil é
- Capacidade dos orbitais:
- um orbital
pode conter até 2 elétrons; - um conjunto de orbitais
(três orbitais ) pode conter até 6 elétrons.
- um orbital
- Regras de ocupação:
- Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund (para orbitais degenerados, como os três
): antes de emparelhar, coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos.
- Ordem de remoção de elétrons ao formar cátions (importante ao passar de átomo neutro para íon): para elementos do bloco principal (como o silício), remove-se primeiro os elétrons do maior número quântico principal
. Entre orbitais com o mesmo , remove-se primeiro dos orbitais com maior momento angular orbital (por exemplo, remove-se antes de quando ambos têm o mesmo ). Em outras palavras: ao formar cátions de Si, retira-se primeiro os elétrons de , depois os de .
Passo 3
Calcular quantos elétrons tem o íon
.
- O silício neutro tem
elétrons. - O íon
perdeu elétrons.
Passo 4
Escrever a configuração eletrônica do silício neutro (para ver de onde os elétrons são removidos).
- Preenchendo pela ordem do Aufbau:
(Verificação rápida:
elétrons.)
Passo 5
Determinar a configuração do íon removendo elétrons do átomo neutro, seguindo a regra de remoção:
- Precisamos remover
elétrons do total. - Primeiro removem-se os elétrons do nível com maior
, aqui . Entre e , remove-se primeiro de (pois, entre orbitais do mesmo , retira-se antes os de maior ). - Do neutro
: - Removendo os
elétrons de deixa . - Ainda faltam remover
elétrons: removem-se os elétrons de , deixando .
- Removendo os
- Sobram então somente os níveis preenchidos abaixo (
e ).
Passo 6
Escrever a configuração eletrônica final do estado fundamental de
e interpretar.
- Isso corresponde à configuração eletrônica do neônio (
), um gás nobre com camada de valência completa. - Todos os orbitais ocupados estão completamente preenchidos — são pares de elétrons com spins opostos em cada orbital.
Passo 7
Determinar o número de elétrons desemparelhados.
- Na configuração
todos os orbitais ocupados têm seus elétrons emparelhados. - Portanto o número de elétrons desemparelhados é
.