Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental do (e) Bi
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar a configuração eletrônica do estado fundamental do elemento bismuto.
Informação dada (implícita no enunciado): o número atômico do bismuto é . Ou seja, precisamos distribuir
elétrons nos orbitais seguindo as regras habituais.
Informação dada (implícita no enunciado): o número atômico do bismuto é
Passo 2
Regras fundamentais que vamos usar (explicadas de forma direta e prática):
- Princípio de Aufbau (regra de Madelung): enche-se os orbitais em ordem crescente de
; se dois orbitais têm o mesmo , enche-se primeiro o de menor . Aqui é o número quântico principal e é o número quântico azimutal (s: , p: , d: , f: ). - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (ex.: três orbitais
), coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.
Capacidades dos subníveis:
-
comporta elétrons; -
comporta elétrons; -
comporta elétrons; -
comporta elétrons.
Passo 3
Ordem prática de preenchimento até o nível necessário (usando a regra de Madelung):
Vamos preencher esses subníveis soma a soma até atingir
.
Passo 4
Preenchimento passo a passo com contagem acumulada (cada linha mostra o subnível, quantos elétrons ele recebe e o total acumulado):
Até aqui temos o gás nobre xenônio com
elétrons. Faltam
elétrons para o bismuto.
Continuando o preenchimento dos níveis mais altos:
Faltam agora
elétrons; eles vão para o próximo subnível na ordem:
Passo 5
Síntese e notação com gás nobre para encurtar: o núcleo fechado até
corresponde ao xenônio, que se escreve
. Substituindo a parte interna por
e colocando apenas os subníveis externos, obtemos a configuração final:
Passo 6
Breve comentário físico-didático sobre a parte mais externa
: segundo a regra de Hund, os três elétrons do subnível
ocupam as três orbitais
com spins paralelos, ou seja, ficam desemparelhados entre si — isso corresponde a um subnível
“meio preenchido” (
), que tende a ser relativamente estável.
Passo 7
Observação sobre exceções e efeitos relativísticos: em elementos pesados existem efeitos relativísticos que podem alterar levemente energias relativas de subníveis; no entanto, para o bismuto o arranjo
é o aceito experimentalmente e teoricamente como configuração do estado fundamental.