Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental do (d) \mathrm{Cr}^{2+}

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do estado fundamental do íon \mathrm{Cr}^{2+}. Informações relevantes que o enunciado dá ou que precisamos inferir imediatamente:
  • O número atômico do cromo é Z=24.
  • O íon tem carga +2, ou seja, perdeu 2 elétrons em relação ao átomo neutro.
    O objetivo é encontrar a configuração eletrônica do estado fundamental (mais estável) desse íon.

Passo 2

Calcular quantos elétrons restam no íon. Começando do número atômico:
\text{elétrons no íon} = Z - (\text{carga positiva}) = 24 - 2 = 22.éí
Então \mathrm{Cr}^{2+} tem 22 elétrons para distribuir nos orbitais atômicos.

Passo 3

Lembrar como escrever uma configuração eletrônica com atalho de gás nobre. Em geral, usa-se a configuração do gás nobre de ordem anterior como núcleo inerte e escreve-se apenas os elétrons valentes depois dele. Para o cromo, o gás nobre imediatamente anterior é o argônio, \mathrm{Ar}, cuja configuração é usada como referência.

Passo 4

Recordar a configuração do átomo neutro de cromo e por que ela é especial. O cromo neutro tem Z=24 e sua configuração experimentalmente aceita (estado fundamental) é:
\text{Cr (neutro)}:\\ [\mathrm{Ar}]\,3d^{5}\,4s^{1}.
Explicação didática (por que não 3d^4 4s^2?): o arranjo 3d^{5}4s^{1} surge porque um dublê de meia-preenchimento ( 3d^5) oferece energia ligeiramente mais favorável devido a menor repulsão e ganho de estabilidade. Isso é um desvio das previsões simples do princípio de Aufbau, mas é observado experimentalmente para Cr e Cu.

Passo 5

Saber a ordem de remoção de elétrons ao formar íons de metais de transição. Regra prática (importante para provas): ao ionizar átomos de metais de transição, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais s externos e só depois dos orbitais d. Ou seja, mesmo que o átomo neutro tenha elétrons em 4s e 3d, ao formar íons os elétrons 4s são os primeiros a sair.

Passo 6

Aplicar a remoção de elétrons ao cromo neutro para obter \mathrm{Cr}^{2+}. Partindo de
\text{Cr (neutro)}:\\ [\mathrm{Ar}]\,3d^{5}\,4s^{1},
remove-se primeiro o elétron do 4s (um elétron) e depois mais um elétron — agora do subnível 3d, conforme a regra do passo anterior. Contagem:
  • Depois de remover o elétron 4s: ficam 3d^{5} e 4s^{0}.
  • Removendo mais um elétron, retira-se um do 3d: o subnível 3d passa de 5 para 4 elétrons.
    Portanto, após remover 2 elétrons, sobra um total de 22 elétrons ocupando apenas os orbitais do núcleo [\mathrm{Ar}] mais elétrons no 3d, com o 4s vazio e o 3d com 4 elétrons.
    Breve verificação por analogia e por contagem: \mathrm{Cr}^{2+} tem 22 elétrons, e [\mathrm{Ar}] corresponde a 18 elétrons; sobraram 22-18=4 elétrons a serem colocados nos orbitais 3d. Isso confirma o resultado do passo anterior.

Resposta

[\mathrm{Ar}]\,3d^{4}

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