Qual é a configuração do estado fundamental esperada para cada um dos seguintes elementos:
paládio;
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 (ou seja, há
elétrons a distribuir) e a notação de gás nobre para o core até o criptônio é
(esse núcleo contém
elétrons). A missão é saber como os
elétrons restantes se organizam entre os orbitais
e
.
Informações relevantes que usarei (tudo dado ou inferível do enunciado): o número atômico do paládio é
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
são impossíveis porque cada subnível tem orbitais e, portanto, capacidade máxima 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
ou 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
: para um orbital, calcule onde é o número quântico principal e o azimutal ( : , : , : ). Orbital com menor tende a preencher primeiro; em empate, menor vence. Por exemplo,
logo pela regra simples
costuma estar abaixo de
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
representa
elétrons preenchidos. Então sobram
elétrons para colocar nos orbitais externos. Seguindo a ordem de Aufbau “padrão” (sem considerar exceções), preencheríamos
com
elétrons e o restante em
, obtendo a configuração esperada por Aufbau:
Mostre o raciocínio: colocamos
em
porque
normalmente é mais baixo que
na regra
, e os
restantes vão para
.
Passo 4
Por que às vezes a configuração “esperada” não é a real? Aqui entram efeitos de energia muito próximos entre
e
, e ganhos de energia associados a subníveis completos ou semi-completos:
- Um subnível
completamente preenchido ( ) 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
para reduz a energia total (por exemplo, porque o ganho em estabilidade do compensa a perda em ), o estado fundamental real pode ter parcialmente ou totalmente vazio e mais cheio.
Esses efeitos são qualitativos mas decisivos para alguns elementos de transição em quee têm energias muito próximas.
Passo 5
Aplicando isso ao paládio: experimentos de espectroscopia atômica e cálculos teóricos mostram que, para
, a configuração mais estável é aquela que maximiza a estabilidade do subnível
. No caso do paládio, transferir os
elétrons do
para o
produz o subnível
completamente preenchido com
elétrons, enquanto o orbital
fica vazio. Esse arranjo reduz a energia total do átomo em comparação com a configuração
. Exemplos semelhantes: o cobre (
) tem a exceção
e o prata (
) tem
; o paládio é notório por ter
vazio no seu estado fundamental.
Passo 6
Concluindo: a configuração eletrônica do estado fundamental do paládio, considerando a estabilidade experimental e teórica, é