Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de
(e) Bi

Passo 1

O enunciado pede: “Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de (e) Bi”. Informações relevantes fornecidas ou necessárias que identifico imediatamente:
  • O elemento é bismuto, cujo símbolo é \mathrm{Bi}.
  • Precisamos da configuração eletrônica no estado fundamental — ou seja, como os elétrons se distribuem nos orbitais no menor nível de energia possível.
  • Para montar a configuração é essencial conhecer o número atômico de \mathrm{Bi}, que é Z=83. Isso significa que devemos distribuir 83 elétrons.

Passo 2

Conceitos e regras que vamos usar (explicadinhos, passo a passo):
  1. Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital (por exemplo, 1s, 2p_x, etc.) pode comportar no máximo dois elétrons, e esses dois têm spins opostos. Em notação: cada orbital aceita até 2 elétrons.
  2. Princípio de Aufbau (preenchimento): preenchemos primeiro os orbitais de menor energia. A ordem energética aproximada que usamos é dada pelo critério n+l (regra de Madelung): quanto menor n+l, menor a energia do orbital; se há empate em n+l, o orbital com menor n fica primeiro. Aqui:
    • n é o número quântico principal (camada: 1,2,3,\dots),
    • l é o número quântico azimutal ( s\Rightarrow l=0,\; p\Rightarrow l=1,\; d\Rightarrow l=2,\; f\Rightarrow l=3).
      Exemplo simples: 4f e 5d têm ambos n+l=7, então o de menor n ( 4f) tende a ser preenchido antes do 5d.
  3. Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por exemplo, os três orbitais p de uma subcamada p), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar. Isso maximiza o multiplicidade e costuma minimizar a energia por repulsão.
Vou aplicar essas regras para distribuir os 83 elétrons de \mathrm{Bi}.

Passo 3

Usamos a conveniência da notação de gás nobre para simplificar: o gás nobre imediatamente anterior a \mathrm{Bi} é o xenônio, \mathrm{Xe}, com Z=54. Então já podemos agrupar os primeiros 54 elétrons como o núcleo eletrônico inerte:
\text{elétrons além de } \mathrm{Xe} = 83 - 54 = 29.éé
Precisamos distribuir esses 29 elétrons restantes entre os orbitais disponíveis acima de \mathrm{Xe}.

Passo 4

Vamos preencher os orbitais seguintes em ordem de energia (usando a ordem padrão): 6s, 4f, 5d, 6p. Vou colocar os elétrons e acompanhar o total acumulado, para ficar bem claro.
  • Preenchemos 6s com 2 elétrons:
    6s^2 \quad\text{(colocados: }2\text{; total além de Xe: }2\text{)}é
  • Em seguida vem 4f. A subcamada 4f aceita até 14 elétrons; colocamos 14:
    4f^{14} \quad\text{(colocados: }14\text{; total além de Xe agora: }2+14=16\text{)}é
  • Depois preenchemos 5d, que aceita até 10 elétrons; colocamos 10:
    5d^{10} \quad\text{(colocados: }10\text{; total além de Xe agora: }16+10=26\text{)}é
  • Finalmente, ainda restam 29-26=3 elétrons a distribuir, e eles vão para 6p:
    6p^{3} \quad\text{(colocados: }3\text{; total além de Xe agora: }26+3=29\text{)}é
Verificamos que todos os 29 elétrons além de \mathrm{Xe} foram distribuídos: 2+14+10+3=29, e somando com os 54 do xenônio temos 83, que é o que precisa.
Nota didática rápida sobre a penúltima etapa: por que 6s antes de 4f? Pelo critério n+l e pela experiência experimental: 6s tem energia relativamente baixa e é preenchido antes de 4f; depois de 6s completa-se a série dos 4f (lanthanídeos), depois os 5d e por fim os 6p.

Passo 5

Comentário prático útil para prova (sem repetir a resposta final em notação condensada):
  • A configuração externa (os elétrons da camada mais energética) de \mathrm{Bi} é dada pelos elétrons em 6s e 6p, aqui especificamente por uma distribuição 6s^2\,6p^3. Isso implica que \mathrm{Bi} tem 5 elétrons de valência (se você contar 6s e 6p).
  • Aplicando a regra de Hund para a subcamada 6p^3: como há três elétrons e três orbitais p disponíveis, cada orbital p recebe um elétron com spins paralelos antes de ocorrer qualquer emparelhamento. Isso gera máxima multiplicidade e é a distribuição de menor energia para a subcamada p^3.

Resposta

[Xe]\;4f^{14}\;5d^{10}\;6s^{2}\;6p^{3}

Exercícios relacionados