Dê as configurações eletrônicas dos elementos neutros e íons abaixo:
\mathrm{Cr}^{3+}(\mathrm{Z}=24)

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do íon \mathrm{Cr}^{3+} e informa que o número atômico é \mathrm{Z}=24.
Informações dadas:
  • elemento: cromo ( \mathrm{Cr});
  • carga do íon: 3+ (isto é, foram removidos 3 elétrons do neutro);
  • número atômico: \mathrm{Z}=24 (portanto, átomo neutro tem 24 elétrons).

Passo 2

Contagem de elétrons: começamos pelo átomo neutro e subtraímos a carga positiva.
Número de elétrons no átomo neutro: \;24.
Número de elétrons no íon \mathrm{Cr}^{3+}: \;24-3=21.
Portanto precisamos distribuir \;21 elétrons nas camadas/subníveis.

Passo 3

Relembrando as regras básicas (explicação didática):
  • Princípio de Aufbau: em átomos neutros os elétrons ocupam os subníveis em ordem de energia crescente. Uma ordem prática é: \;1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,\dots (observe que \;4s é preenchido antes de \;3d no átomo neutro).
  • Princípio de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por ex. os três \;3d etc.), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.
  • Regra ao ionizar: ao formar cátions, os elétrons são removidos primeiro dos subníveis de maior energia no íon; na prática para elementos de transição costuma-se remover os elétrons \;4s antes dos \;3d, mesmo que \;4s tenha sido preenchido antes no átomo neutro.
  • Exceção importante: o cromo neutro tem configuração eletrônica anômala devido à estabilidade relativa de um subnível \;3d meio preenchido. Então o cromo neutro é [\mathrm{Ar}]\,4s^1\,3d^5, não [\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^4.

Passo 4

Determinar a configuração do átomo neutro (passo intermediário necessário): por causa da anomalia explicada, o cromo neutro tem
\text{configuração de }\mathrm{Cr}\text{ (neutro)} = [\mathrm{Ar}]\,4s^{1}\,3d^{5}.çã
Expliquei antes: essa é a forma que minimiza energia graças a um \;3d meio preenchido mais estável.

Passo 5

Remoção de elétrons para formar \mathrm{Cr}^{3+}: devemos remover 3 elétrons do neutro. Pela regra de ionização removemos primeiro o(s) elétron(ons) do subnível \;4s e depois dos \;3d.
  • Remover 1º elétron: tira-se o elétron \;4s^{1} → sobra [\mathrm{Ar}]\,3d^{5} (este é \mathrm{Cr}^{+}).
  • Remover 2º elétron: agora removemos de \;3d: 3d^{5}\to 3d^{4}.
  • Remover 3º elétron: mais um do \;3d: 3d^{4}\to 3d^{3}.
Mostrando em conta: começamos com [\mathrm{Ar}]\,4s^{1}\,3d^{5} (24 e⁻) e retiramos 1 do 4s e 2 do 3d, total 3 elétrons removidos, ficando com 21 elétrons distribuídos como [\mathrm{Ar}]\,3d^{3}.

Passo 6

Interpretação final e verificação rápida: \mathrm{Cr}^{3+} com 21 elétrons tem subnível \;3d com 3 elétrons, e as camadas internas até [\mathrm{Ar}] permanecem preenchidas. Isso faz sentido químico: estados de oxidação +3 em cromo frequentemente correspondem a \;d^{3}. Exemplo paralelo: \mathrm{Cr}^{2+} seria [\mathrm{Ar}]\,3d^{4} seguindo a mesma lógica.

Resposta

[\mathrm{Ar}]\,3d^{3}

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