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.é
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

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