5 Dê a configuraçāo esperada para o estado fundamental de cada um dos seguintes ions:
\mathrm{Tl}^{3+}

Passo 1

O enunciado pede: dar a configuração eletrônica esperada para o estado fundamental do íon \mathrm{Tl}^{3+}.
Informações relevantes (que vou usar):
  • O número atômico do tálio é Z=81.
  • Para formar \mathrm{Tl}^{3+} removem-se 3 elétrons do átomo neutro, portanto o número de elétrons será 81-3=78.
  • A configuração eletrônica do átomo neutro de tálio (fato padrão da tabela) é [Xe]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^{2}\,6p^{1}.
    Nada mais será assumido do enunciado.

Passo 2

Relembrando como escrever a configuração do átomo neutro: a notação [Xe] representa o núcleo-eletrônico até o xenônio (ou seja, 54 elétrons). Depois vêm as camadas 4f^{14}, 5d^{10}, 6s^{2} e 6p^{1}, completando os 81 elétrons do átomo neutro de tálio:
\text{Tl (neutro)}:\\ [Xe]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^{2}\,6p^{1}.
Explicação curta: essa sequência vem do princípio de Aufbau (preenchimento das subcamadas por ordem de energia no átomo neutro), que é um conhecimento padrão.

Passo 3

Regra prática para formar cátions (muito importante para prova): ao remover elétrons para formar íons, os elétrons são removidos primeiro da camada com maior número quântico principal n (ou seja, do nível energético mais externo). Assim, mesmo que na construção do átomo neutro a subcamada 6s tenha sido preenchida antes de 5d, ao ionizar normalmente se removem primeiro os elétrons de 6p e 6s (que têm n=6), e só depois, se necessário, elétrons de 5d (que têm n=5). Em resumo:
  • remover elétrons de maior n primeiro;
  • quando dois orbitais têm mesmo n (ex.: 6s e 6p), remove-se primeiro aquele que contém elétrons externos (normalmente p depois s se houver), mas regra simples é: remover de n maior antes de n menor.

Passo 4

Aplicando isso a \mathrm{Tl}^{3+}: começamos da configuração do átomo neutro e retiramos 3 elétrons, sempre dos níveis de maior n primeiro.
  • Primeiro elétron removido: de 6p^{1} → deixa 6p^{0}.
  • Próximos dois elétrons removidos: de 6s^{2} → deixam 6s^{0}.
Portanto, após remover 3 elétrons:
\mathrm{Tl}^{3+}:\\ [Xe]\,4f^{14}\,5d^{10}.

Passo 5

Verificação por contagem de elétrons: [Xe] corresponde a 54 elétrons; 4f^{14} são 14; 5d^{10} são 10. Soma:
54 + 14 + 10 = 78,
que confere com 81-3=78. Logo a configuração está consistente.

Passo 6

Observação sobre o estado fundamental: com todas essas subcamadas totalmente preenchidas (subcamadas fechadas), o íon tem spin total S=0, momento orbital total L=0 e momento total J=0; portanto o termo de configuração é ^1S_0. Isso é útil para questões que pedem multiplicidade ou momento total.

Passo 7

Dica rápida para a prova: sempre escreva primeiro a configuração do átomo neutro (pelo Aufbau) e depois vá retirando elétrons da camada de maior n. Para elementos pesados, não confundir a ordem de preenchimento (que pode ter s preenchido antes do d) com a ordem de remoção (remover s e p de n maior antes do d de n-1) — esse erro é muito comum, então treine uns exemplos rápidos.

Resposta

[Xe]\,4f^{14}\,5d^{10}

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