A configuração eletrônica (estrutura de um átomo) representa a maneira segundo a qual os estados eletrônicos são ocupados. Dê as configurações eletrônicas dos elementos a seguir e dê seu número de valência:
Al (Alumínio)

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Dizer a configuração eletrônica do elemento Al (Alumínio).
  • Dizer o número de valência do Al.
Informações relevantes que o enunciado não deu explicitamente mas que são necessárias e conhecidas:
  • Número atômico do alumínio: Z=13. Ou seja, o átomo neutro de Al tem 13 elétrons para distribuir entre orbitais.

Passo 2

Conceitos e regras que vamos usar (explicadinhos):
  • Princípio de Aufbau (preenchimento): os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: em orbitais degenerados (mesma energia, por ex. os três 2p), distribuem-se elétrons com spins paralelos antes de emparelhar.
Ordem típica de preenchimento (vou mostrar numa linha só para decorar):
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < \dots
Isto significa que primeiro enchem-se os orbitais à esquerda e depois os seguintes, respeitando Pauli e Hund.

Passo 3

Vamos preencher os 13 elétrons passo a passo, sempre escrevendo o orbital e quantos elétrons ele recebe, e somando para verificar que chegamos em 13.
  1. Preenchemos o orbital 1s com 2 elétrons:
1s^2 \quad\text{(total até agora: }2\text{)}é
  1. Depois o 2s com 2 elétrons:
2s^2 \quad\text{(total até agora: }2+2=4\text{)}é
  1. Depois o conjunto 2p que tem três orbitais e admite até 6 elétrons; preenchemos com 6:
2p^6 \quad\text{(total até agora: }4+6=10\text{)}é
  1. Em seguida o 3s recebe 2 elétrons:
3s^2 \quad\text{(total até agora: }10+2=12\text{)}é
  1. Ainda falta 1 elétron para completar 13; entra no 3p:
3p^1 \quad\text{(total final: }12+1=13\text{)}
Tudo fechado: os somatórios conferem com Z=13.

Passo 4

Escrevendo a configuração eletrônica completa (forma longa) juntando os passos acima:
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^1
Forma curta (notação do gás nobre): reconhece-se que 1s^2\,2s^2\,2p^6 é a configuração do néon ( \mathrm{Ne}), então podemos escrever
[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^1.
Aqui foi usada a informação de que os primeiros 10 elétrons formam a configuração do gás nobre anterior ( \mathrm{Ne}).

Passo 5

Como determinar o número de valência (explicação didática):
  • Em elementos do bloco s e p (grupo principal), os elétrons de valência são os elétrons do maior nível principal n (ou seja, os elétrons nas camadas mais externas).
  • Para o alumínio o maior número quântico principal ocupado é n=3; os orbitais com n=3 na configuração são 3s^2 e 3p^1.
  • Então os elétrons de valência são os elétrons em 3s^2 e 3p^1. Contagem:
2\;(\text{do }3s)+1\;(\text{do }3p)=3.
Portanto o número de valência de Al é 3. Isso explica também por que o alumínio costuma formar o estado de oxidação +3 em compostos: perde os três elétrons de valência.

Passo 6

Dicas rápidas para a prova (como fazer esse tipo de exercício rápido e sem errar):
  • Primeiro ache Z do elemento (número de elétrons).
  • Use a ordem de preenchimento mostrada no Passo 2.
  • Some os elétrons à medida que preenche os orbitais até atingir Z.
  • Para o número de valência conte os elétrons no maior n (para elementos do bloco s e p).
    Exemplo de reforço: só para treinar, o sódio ( Z=11) fica [ \mathrm{Ne} ]\,3s^1, portanto valência 1.

Resposta

Configuração eletrônica: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1 = [\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^1
Número de valência: 3

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