Dê as configurações eletrônicas dos elementos neutros e íons abaixo:
\mathrm{F}(\mathrm{Z}=9)

Passo 1

O enunciado pede: "Dê as configurações eletrônicas dos elementos neutros e íons abaixo: \mathrm{F}(\mathrm{Z}=9)".
Informações dadas (importantes): \mathrm{Z}=9 significa que o átomo neutro de flúor tem \(9) prótons e, portanto, \(9) elétrons. O enunciado solicita a configuração eletrônica do elemento neutro e dos seus íons (ou seja, estados com ganho/perda de elétrons). Aqui vou fornecer a configuração do átomo neutro \mathrm{F}, do ânion mais comum \mathrm{F}^- (ganho de 1 elétron) e também do cátion simples \mathrm{F}^+ (perda de 1 elétron), pois são os estados ionizados imediatamente relevantes.

Passo 2

Conceitos e regras que vamos usar (explicados de forma bem prática):
  • Elétrons em átomos ocupam orbitais com energias crescentes segundo a ordem de preenchimento (princípio de Aufbau). Para os níveis baixos que precisamos aqui a ordem é: \,1s \rightarrow \,2s \rightarrow \,2p.
  • Cada orbital tem capacidade máxima de elétrons: \,s pode ter até 2 elétrons, \,p até 6 elétrons (porque são três orbitais p_x,p_y,p_z com 2 elétrons cada).
  • Princípio de Pauli: em um mesmo orbital não podem existir dois elétrons com exatamente os mesmos quatro números quânticos; na prática isso limita a 2 elétrons por orbital com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (como os três 2p), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos e só depois emparelhamos. Isso maximiza o número de elétrons desemparelhados e é importante para determinar quantos elétrons estão desemparelhados.
  • Para íons: o número de elétrons do íon é Z mais ou menos a carga . Por exemplo, \mathrm{F}^- tem 9+1=10 elétrons; \mathrm{F}^+ tem 9-1=8 elétrons. Ao formar cátions em elementos do bloco p, removemos elétrons do orbital de maior número quântico n primeiro (aqui do 2p antes do 2s).

Passo 3

Preenchendo os elétrons do átomo neutro \mathrm{F} ( \mathrm{Z}=9):
  • Começamos pelo \,1s: capacidade 2. Colocamos 2 elétrons: total 2. Configuração parcial: \,1s^2.
  • Segue para \,2s: capacidade 2. Colocamos 2 elétrons: total 2+2=4. Configuração parcial: \,1s^2\,2s^2.
  • Restam 9-4=5 elétrons para colocar nos orbitais \,2p. O \,2p comporta até 6, então colocamos 5 elétrons em \,2p, obedecendo a regra de Hund: inicialmente um em cada p_x,p_y,p_z (3 elétrons), e os outros 2 vão emparelhando em dois desses orbitais. Resultado: \,2p^5.
  • Assim a configuração eletrônica completa do átomo neutro \mathrm{F} é:
1s^2\;2s^2\;2p^5
Também pode ser escrita em forma abreviada usando o gás nobre \mathrm{He} ( 1s^2):
[\mathrm{He}]\;2s^2\;2p^5

Passo 4

Configuração do ânion \mathrm{F}^- (ganho de 1 elétron):
  • Número de elétrons: 9 + 1 = 10.
  • Preenchimento segue igual até \,2p. Com 10 elétrons o \,2p fica completo com 6 elétrons.
  • Logo a configuração é a mesma de Neon (gás nobre):
1s^2\;2s^2\;2p^6
Forma abreviada:
[\mathrm{Ne}]
Observação didática: completar o subnível 2p dá uma configuração de camada de valência completa, por isso \mathrm{F}^- é muito estável.

Passo 5

Configuração do cátion \mathrm{F}^+ (perda de 1 elétron):
  • Número de elétrons: 9 - 1 = 8.
  • Ao remover elétrons para formar cátions em átomos do bloco p removemos primeiro do orbital de maior n (aqui, do 2p antes do 2s). Portanto, retiramos um elétron de \,2p.
  • Com 8 elétrons o preenchimento fica: \,1s^2 (2), \,2s^2 (2) e \,2p^4 (4).
  • Assim:
1s^2\;2s^2\;2p^4
Forma abreviada:
[\mathrm{He}]\;2s^2\;2p^4

Passo 6

Resumo sobre elétrons desemparelhados (útil para propriedades magnéticas e interpretação rápida):
  • \mathrm{F} ( 1s^2 2s^2 2p^5): no 2p^5 1 elétron desemparelhado.
  • \mathrm{F}^- ( 1s^2 2s^2 2p^6): 0 elétrons desemparelhados (configuração fechada).
  • \mathrm{F}^+ ( 1s^2 2s^2 2p^4): no 2p^4 2 elétrons desemparelhados (pela regra de Hund).

Resposta

\mathrm{F}:\;1s^2\;2s^2\;2p^5\;\;([\mathrm{He}]\;2s^2\;2p^5)
\mathrm{F}^-:\;1s^2\;2s^2\;2p^6\;\;([\mathrm{Ne}])
\mathrm{F}^+:\;1s^2\;2s^2\;2p^4\;\;([\mathrm{He}]\;2s^2\;2p^4)

Exercícios relacionados