Dê a configuração eletrônica do estado fundamental e o número de elétrons desemparelhados do seguinte íon: \mathrm{F}^{3}.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o íon \mathrm{F}^{3}:
a configuração eletrônica do estado fundamental;
o número de elétrons desemparelhados.
Observação/assunção necessária (sem perguntar): vou interpretar \mathrm{F}^{3} como o cátion com carga +3, isto é \mathrm{F}^{3+}. Essa interpretação é a única que permite proceder de forma física e consistente para calcular configuração e elétrons desemparelhados (um ânion \mathrm{F}^{3-} seria extremamente improvável e não é a interpretação usual sem o sinal).
Informações úteis que temos (dados elementares a usar):
Número atômico do flúor: Z=9.
Portanto, átomo neutro de flúor tem 9 elétrons.
Passo 2
Lembrete básico sobre íons e contagem de elétrons (conceito essencial):
Um íon com carga +q tem q elétrons a menos que o átomo neutro. Em fórmula: se o átomo tem Z elétrons, o cátion \text{X}^{q+} tem Z-q elétrons.
Aqui, para \mathrm{F}^{3+} temos o número de elétrons:
\text{elétrons} = Z - 3 = 9 - 3 = 6.
Portanto o íon terá 6 elétrons no estado fundamental.
Passo 3
Configuração eletrônica do flúor neutro (revisão da construção por ordem de energia):
Para montar uma configuração usamos o princípio de Aufbau (preencher orbitais de menor para maior energia), o princípio de exclusão de Pauli (cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos) e a regra de Hund (elétrons ocupam orbitais degenerados individualmente antes de parearem).
O flúor neutro (Z=9) tem configuração:
\text{F (neutro)}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^5.
Expliquei cada termo: 1s^2 = duas elétrons no orbital 1s; 2s^2 = duas no 2s; 2p^5 = cinco no conjunto de orbitais 2p.
Passo 4
De onde se removem os elétrons ao formar um cátion (regra prática):
Ao formar cátions, remove-se primeiro os elétrons do maior número quântico principal n (orbital mais externo). Para um mesmo n, remove-se primeiro os eletróns do orbital com maior energia (por exemplo, em átomos leves 2p tem energia maior que 2s, então retira-se 2p antes de mexer em 2s).
No caso do flúor, os elétrons de valência estão em n=2: 2p e 2s. Então, retiramos elétrons do 2p antes de tirar do 2s.
Passo 5
Remoção dos 3 elétrons para obter \mathrm{F}^{3+}:
Começando de \text{F (neutro)}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^5, removemos 3 elétrons do orbital 2p (o mais energético para n=2):
2p^5 \xrightarrow{\text{remover 3 e^-}} 2p^2.
Logo, a configuração eletrônica do íon \mathrm{F}^{3+} no estado fundamental é
\boxed{\;1s^2\,2s^2\,2p^2\; }.
Passo 6
Como contar elétrons desemparelhados (regra de Hund aplicada ao caso):
O subnível 2p tem três orbitais degenera-dos (p_x, p_y, p_z), cada um pode conter até dois elétrons com spins opostos.
Para 2p^2, pela regra de Hund os dois elétrons ocupam orbitais diferentes com spins paralelos, ou seja:
\text{ocupação em }2p:\; \uparrow\; \uparrow\; 0çã
(um elétron em p_x com spin \uparrow, outro em p_y com spin \uparrow, e p_z vazio, por exemplo).
Assim, há exatamente 2 elétrons desemparelhados no subnível 2p. Não há elétrons desemparelhados em 1s^2 nem em 2s^2 (esses são totalmente pareados).
Passo 7
Resumo didático-final e analogia rápida para fixar:
A configuração 1s^2\,2s^2\,2p^2 é idêntica à configuração do átomo neutro de carbono (Z=6); faz sentido porque \mathrm{F}^{3+} tem 6 elétrons no total.
Pensamento prático para prova: conte elétrons totais primeiro (Z-q), escreva a configuração do átomo neutro e retire elétrons começando pelo maior n (e por p antes de s se estiver no mesmo n). Depois aplique Hund para contar desemparelhados.
Resposta
\mathrm{F}^{3+}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^2
Número de elétrons desemparelhados: 2