Dê a configuração esperada para o estado fundamental do seguinte íon:
\mathrm{Os}^{3+};

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do estado fundamental do íon \mathrm{Os}^{3+}. Informações dadas (implícitas no enunciado):
  • Número atômico de ósmio: Z=76.
  • Carga do íon: +3.

Passo 2

Calcular o número de elétrons do íon. Um átomo neutro de ósmio tem Z=76 elétrons; ao formar \mathrm{Os}^{3+} perde-se 3 elétrons. Portanto o íon tem
76-3=73
elétrons.

Passo 3

Lembrar a configuração eletrônica do átomo neutro de ósmio (relembrando o preenchimento pela regra de Aufbau até o núcleo de gás nobre \mathrm{Xe}):
\text{Os (neutro)}:\\ [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{6}\,6s^{2}.
Isto é padrão para \mathrm{Os}: o subnível 4f fica completamente preenchido com 14 elétrons, restando os elétrons de valência nos orbitais 5d e 6s.

Passo 4

Explicar a ordem de remoção de elétrons ao formar cátions de metais de transição: quando se ioniza um átomo do bloco d, os elétrons do orbital s de camada externa normalmente são removidos primeiro (mesmo que, no átomo neutro, o s pareça preencher antes do d). Assim, ao formar cátions do tipo \mathrm{M}^{n+}, retira-se primeiro o(s) elétron(ons) do orbital ns e depois do nd.

Passo 5

Aplicar a remoção de elétrons em \text{Os} para obter \mathrm{Os}^{3+}:
  • Removem-se os 2 elétrons de 6s: 6s^{2}\to6s^{0}.
  • Resta remover mais 1 elétron: este vem do 5d, reduzindo 5d^{6}\to5d^{5}.
Logo a configuração eletrônica do estado fundamental do íon é
\mathrm{Os}^{3+}:\\ [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{5}.

Passo 6

Agora analisar a distribuição e o termo do estado fundamental (útil para a prova): o subnível d tem cinco orbitais com valores magnéticos m_{\ell}=-2,-1,0,1,2. Para a configuração 5d^{5}, a regra de Hund diz que devemos maximizar a multiplicidade (máximo número de spins paralelos) e, em seguida, maximizar L compatível com isso. Colocando um elétron em cada orbital d com spins paralelos obtemos:
  • Número de elétrons desemparelhados: 5.
  • Momento de spin total S: cada elétron tem spin \tfrac{1}{2}, portanto
S=5\times\frac{1}{2}=\frac{5}{2}.
  • Multiplicidade: 2S+1=2\cdot\frac{5}{2}+1=6. Portanto o termo é uma sexteta ( ^6 … ).

Passo 7

Determinar o momento angular orbital total L. Com um elétron em cada orbital m_{\ell}=-2,-1,0,1,2, a soma dos m_{\ell} é
M_L = (-2)+(-1)+0+1+2 = 0.
Isto indica que o momento orbital resultante é L=0, que corresponde ao termo \mathrm{S} (letra S para L=0).

Passo 8

Determinar J (momento total). Como L=0, temos J=S=\tfrac{5}{2}. Assim o símbolo de termo total para o estado fundamental do íon livre é
{}^{6}S_{5/2}.
(Isto segue das regras de Hund; para conchas meio-preenchidas costuma-se obter L=0 e máxima multiplicidade.)

Passo 9

Resumo final e interpretação física curta (estilo cola para prova): \mathrm{Os}^{3+} tem configuração eletrônica de valência 5d^{5} sobre o núcleo [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}. O estado fundamental tem cinco elétrons desemparelhados, spin total S=\tfrac{5}{2}, e termo {}^{6}S_{5/2}.

Resposta

[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{5}
{}^{6}S_{5/2}

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