Qual é a configuração do estado fundamental esperada para cada um dos seguintes elementos:
paládio;

Passo 1

O que o problema pede: determinar a configuração eletrônica do estado fundamental do elemento paládio.
Informações relevantes que usarei (tudo dado ou inferível do enunciado): o número atômico do paládio é Z=46 (ou seja, há 46 elétrons a distribuir) e a notação de gás nobre para o core até o criptônio é \mathrm{[Kr]} (esse núcleo contém 36 elétrons). A missão é saber como os 10 elétrons restantes se organizam entre os orbitais 5s e 4d.

Passo 2

Relembrando de forma didática as regras básicas que usamos para montar configurações eletrônicas (vou explicar cada uma sem pular etapas):
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos. Aqui isso só determina que ocupações como 4d^{11} são impossíveis porque cada subnível d tem 5 orbitais e, portanto, capacidade máxima 10 elétrons.
  • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (mesma energia), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar. Isso importa para subníveis parcialmente preenchidos, mas não altera o caso de d^{10} ou s^0 já que esses são extremos.
  • Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): em primeira aproximação enchemos orbitais em ordem crescente de energia. Uma regra prática é a regra de n+l: para um orbital, calcule (n+l) onde n é o número quântico principal e l o azimutal ( s: l=0, p: l=1, d: l=2). Orbital com menor (n+l) tende a preencher primeiro; em empate, menor n vence. Por exemplo,
5s:\\ n+l=5+0=5,\qquad 4d:\\ n+l=4+2=6,
logo pela regra simples 5s costuma estar abaixo de 4d em energia e preencher primeiro. Mas atenção: essa é uma regra aproximada — energias reais dos orbitais mudam com o número atômico e com efeitos de repulsão e troca entre elétrons.

Passo 3

Contagem prática dos elétrons até o núcleo de gás nobre: usar \mathrm{[Kr]} representa 36 elétrons preenchidos. Então sobram
46-36=10
elétrons para colocar nos orbitais externos. Seguindo a ordem de Aufbau “padrão” (sem considerar exceções), preencheríamos 5s com 2 elétrons e o restante em 4d, obtendo a configuração esperada por Aufbau:
\mathrm{(expectativa)}\quad \mathrm{[Kr]}\,5s^{2}\,4d^{8}.
Mostre o raciocínio: colocamos 2 em 5s porque 5s normalmente é mais baixo que 4d na regra n+l, e os 8 restantes vão para 4d.

Passo 4

Por que às vezes a configuração “esperada” não é a real? Aqui entram efeitos de energia muito próximos entre 5s e 4d, e ganhos de energia associados a subníveis completos ou semi-completos:
  • Um subnível d completamente preenchido ( d^{10}) tem estabilidade extra devido à maximização da energia de troca e ao emparelhamento que minimiza a energia total do átomo.
  • Se a transferência de elétrons de 5s para 4d reduz a energia total (por exemplo, porque o ganho em estabilidade do 4d^{10} compensa a perda em 5s), o estado fundamental real pode ter 5s parcialmente ou totalmente vazio e 4d mais cheio.
    Esses efeitos são qualitativos mas decisivos para alguns elementos de transição em que 4d e 5s têm energias muito próximas.

Passo 5

Aplicando isso ao paládio: experimentos de espectroscopia atômica e cálculos teóricos mostram que, para Z=46, a configuração mais estável é aquela que maximiza a estabilidade do subnível 4d. No caso do paládio, transferir os 2 elétrons do 5s para o 4d produz o subnível 4d completamente preenchido com 10 elétrons, enquanto o orbital 5s fica vazio. Esse arranjo reduz a energia total do átomo em comparação com a configuração 5s^{2}4d^{8}. Exemplos semelhantes: o cobre ( Z=29) tem a exceção \mathrm{[Ar]}\,3d^{10}\,4s^{1} e o prata ( Z=47) tem \mathrm{[Kr]}\,4d^{10}\,5s^{1}; o paládio é notório por ter 5s vazio no seu estado fundamental.

Passo 6

Concluindo: a configuração eletrônica do estado fundamental do paládio, considerando a estabilidade experimental e teórica, é
\mathrm{[Kr]}\,4d^{10}\,5s^{0}.

Resposta

\mathrm{[Kr]}\,4d^{10}\,5s^{0}

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