Qual é a configuração do estado fundamental esperada para cada um dos seguintes elementos: (apresente a distribuição eletrônica completa e condensada)
b) potássio;
b) potássio;
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar a configuração eletrônica do estado fundamental do potássio — apresentar a distribuição completa e a distribuição condensada.
Informações relevantes (que estou usando):
- O potássio tem número atômico
. Isso significa que, no estado neutro, o átomo tem elétrons para acomodar nas orbitais.
Passo 2
Regras básicas que vamos usar (explicadas de forma didática):
- Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): os elétrons ocupam primeiro as orbitais de menor energia. Uma forma prática de decidir a ordem é usar a regra de
: quanto menor , menor a energia; em empate, menor vence. Aqui é o número quântico principal (nível) e é o número quântico azimutal (para ; ; ; ). - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital (por exemplo,
, , etc.) comporta no máximo dois elétrons, com spins opostos. - Regra de Hund: quando há orbitais degenerados (por exemplo, os três
), os elétrons ocupam primeiramente cada orbital com spins paralelos antes de começarem a emparelhar.
Vou listar as orbitais em ordem de preenchimento até alcançar
elétrons. A ordem prática conhecida (Aufbau) é:
Note que, por essa ordem, a orbital
é preenchida antes de
para átomos até a família do potássio/escândio.
Passo 3
Preenchendo elétron a elétron por orbitais inteiros (mostrando quantidades e contagem acumulada):
- Preencher
: . Isto ocupa elétrons. Acumulado: . - Preencher
: . Adiciona . Acumulado: . - Preencher
: . Os três subníveis aceitam até elétrons (regra de Hund aplicada quando necessário). Acumulado: . - Preencher
: . Adiciona . Acumulado: . - Preencher
: . Adiciona . Acumulado: . - Restam
elétron. Próxima orbital na ordem de energia é , então coloca-se esse elétron em : . Acumulado: , que é o total necessário.
Em resumo, ao preencher seguindo as regras acima obtemos a sequência de ocupação até
.
Passo 4
Escrevendo a configuração completa (toda a sequência de orbitais com suas ocupações):
Explicação curta sobre por que
e não
: segundo a regra de
, para
temos
e para
temos
; como
tem menor
, é energeticamente preenchida antes de
no átomo neutro do potássio. (Em íons ou em elementos de transição mais pesados a ordem relativa pode inverter, mas isso não ocorre para o potássio neutro.)
Passo 5
Forma condensada (usando o gás nobre anterior, que é o argônio
com configuração
): escrevemos apenas
seguido dos elétrons externos:
Pequeno comentário útil para prova: o potássio neutro tem um elétron de valência em
; ao formar o cátion
esse elétron é removido, e a configuração de
fica igual à do gás nobre
.