Dê a configuração esperada para o estado fundamental de cada um dos seguintes íons:
Passo 1
O que o enunciado pede: dar a configuração eletrônica esperada para o estado fundamental do íon
. Informação dada implicitamente: o átomo de chumbo (
) tem número atômico
. Não há outras informações faltando.
Passo 2
Qual é o número de elétrons no íon pedido? O chumbo neutro tem
elétrons. O íon
perdeu
elétrons, portanto o número de elétrons do íon é
Vou usar isso para checar a configuração ao final.
Passo 3
Revisão das regras importantes (explicação didática):
- Princípio de Aufbau (preenchimento): os elétrons ocupam orbitais de menor energia para maior energia. Para elementos pesados a sequência relevante ao redor do chumbo é, simplificando:
. Na prática, depois do gás nobre xenônio vem a sequência , , , . - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao ocupar subníveis degenerados (por exemplo, os três orbitais
ou cinco ), os elétrons ocupam órbitais distintos com spins paralelos antes de emparelhar. - Regra para formação de cátions (íons positivos): quando se tira elétrons de um átomo, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais com maior número quântico principal
(nível energético mais externo), mesmo que esses orbitais tenham menor. Em outras palavras, para metais de valência ns and np, remove-se primeiro os elétrons do orbitais ou do nível mais externo conforme a ocupação. Isso é diferente da ordem de preenchimento.
Vou aplicar tudo isso ao chumbo.
Passo 4
Configuração do chumbo neutro (passo-a-passo didático):
- O gás nobre que precede é xenônio, cuja configuração corresponde a
elétrons e é denotada por . - Após
preenchem-se os orbitais da série , , , .
Portanto, a configuração eletrônica do chumbo neutro é
Explicando cada bloco:
corresponde a
elétrons;
adiciona
(total
);
adiciona
(total
);
adiciona
(total
);
adiciona
(total
), conferindo
.
Passo 5
Aplicando a regra de remoção de elétrons para formar
:
- Os elétrons a remover são os dois mais externos, ou seja, aqueles com maior
. No chumbo neutro os orbitais com maior ocupados são e , com ocupação e . - Seguimos a regra: removemos primeiro os elétrons do orbital com maior
— aqui ambos são , então consideramos o que tem maior energia entre e . Na prática os elétrons são removidos antes dos . - Portanto, ao tirar
elétrons, os dois vêm do subnível , que passa de para (vazio). O permanece intacto.
Passo 6
Verificação por contagem de elétrons:
- Começamos com
= . - Somando
temos . - Somando
temos . - Somando
temos , que é exatamente o número de elétrons do íon (veja Passo 2). Isso confirma que a remoção dos dois elétrons de está correta.
Passo 7
Comentário químico (didático e motivador):
- Esse resultado está alinhado com o chamado “efeito do par inerte”: os elétrons
tendem a ficar mais fortemente ligados ao núcleo em elementos pesados devido a efeitos relativísticos, por isso a oxidação +2 é comum e deixa o par intacto. Não precisa decorar isso agora, mas é uma boa justificativa física para o que acabamos de fazer. - Você fez bem em ver passo-a-passo: identificar
, escrever a configuração do átomo neutro, aplicar a regra de remoção por maior , e conferir pela contagem de elétrons.