Dê as configurações eletrônicas dos elementos neutros e íons abaixo:
Passo 1
O enunciado pede: "Dê as configurações eletrônicas dos elementos neutros e íons abaixo:
".
Informações dadas (importantes): significa que o átomo neutro de flúor tem
) prótons e, portanto,
) 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
, do ânion mais comum
(ganho de 1 elétron) e também do cátion simples
(perda de 1 elétron), pois são os estados ionizados imediatamente relevantes.
Informações dadas (importantes):
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:
. - Cada orbital tem capacidade máxima de elétrons:
pode ter até elétrons, até elétrons (porque são três orbitais com 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
elétrons por orbital com spins opostos. - Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (como os três
), 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, tem elétrons; tem elétrons. Ao formar cátions em elementos do bloco p, removemos elétrons do orbital de maior número quântico primeiro (aqui do antes do ).
Passo 3
Preenchendo os elétrons do átomo neutro
(
):
- Começamos pelo
: capacidade . Colocamos elétrons: total . Configuração parcial: . - Segue para
: capacidade . Colocamos elétrons: total . Configuração parcial: . - Restam
elétrons para colocar nos orbitais . O comporta até , então colocamos elétrons em , obedecendo a regra de Hund: inicialmente um em cada (3 elétrons), e os outros 2 vão emparelhando em dois desses orbitais. Resultado: . - Assim a configuração eletrônica completa do átomo neutro
é:
Também pode ser escrita em forma abreviada usando o gás nobre
(
):
Passo 4
Configuração do ânion
(ganho de 1 elétron):
- Número de elétrons:
. - Preenchimento segue igual até
. Com elétrons o fica completo com elétrons. - Logo a configuração é a mesma de Neon (gás nobre):
Forma abreviada:
Observação didática: completar o subnível
dá uma configuração de camada de valência completa, por isso
é muito estável.
Passo 5
Configuração do cátion
(perda de 1 elétron):
- Número de elétrons:
. - Ao remover elétrons para formar cátions em átomos do bloco p removemos primeiro do orbital de maior
(aqui, do antes do ). Portanto, retiramos um elétron de . - Com
elétrons o preenchimento fica: (2), (2) e (4). - Assim:
Forma abreviada:
Passo 6
Resumo sobre elétrons desemparelhados (útil para propriedades magnéticas e interpretação rápida):
-
( ): no há elétron desemparelhado. -
( ): elétrons desemparelhados (configuração fechada). -
( ): no há elétrons desemparelhados (pela regra de Hund).