Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de
(f)
(f)
Passo 1
O que o problema pede: encontrar a configuração eletrônica do estado fundamental do íon
.
Informações relevantes fornecidas ou necessárias (inferidas):
- O número atômico do chumbo é
(isto é, o átomo neutro tem elétrons). - O íon
tem elétrons. - Precisamos a configuração do estado fundamental (a ordem de preenchimento mais estável).
Passo 2
Conceito básico que vamos usar — contagem de elétrons:
Para obter a configuração de um íon positivo, começamos da configuração do átomo neutro e removemos elétrons do orbital(es) de maior nível principal ( ) primeiro. Sempre que eu usar números ou símbolos diretos, vou colocar em TeX para ficar certinho.
Para obter a configuração de um íon positivo, começamos da configuração do átomo neutro e removemos elétrons do orbital(es) de maior nível principal (
Aqui, o átomo neutro tem
elétrons e o íon tem
elétrons. Então vamos primeiro escrever a configuração eletrônica do átomo neutro e depois remover
elétrons apropriados.
Passo 3
Regra de construção (rápida aula): Aufbau, Pauli e Hund (na prática para essa questão)
- Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam orbitais do menor para o maior nível de energia, considerando a ordem aproximada
. - Regra de remoção para cátions: ao formar cátions, removem-se primeiro os elétrons do maior número quântico principal
. Para elementos de bloco e da mesma camada, normalmente os elétrons do orbital (maior energia) são removidos antes dos da mesma camada. - No caso de elementos pesados como o chumbo, entra em jogo o efeito relativístico e o chamado “inert pair effect”, que faz com que o par
fique relativamente estável/menos reativo — na prática isto confirma que, ao oxidar para , se perdem os elétrons antes dos .
Passo 4
Configuração eletrônica do átomo neutro
(contando até
elétrons).
É comum usar a notação do gás nobre como núcleo:
corresponde a
elétrons. A partir daí, seguimos preenchendo:
É comum usar a notação do gás nobre
Explicação:
=
elétrons; depois
adiciona
(total
);
adiciona
(total
);
adiciona
(total
);
adiciona
(total
). Então
é a configuração para
neutro.
Passo 5
Qual elétron é removido quando formamos
?
- Para formar
removemos elétrons do átomo neutro. - Seguindo a regra prática, removemos primeiro os elétrons do orbital de maior
, que aqui são os elétrons de . - O átomo neutro tem
; ao retirar dois elétrons, esses dois são removidos.
Passo 6
Aplicando a remoção dos elétrons
à configuração do átomo neutro:
Configuração de
neutro:
Removendo
elétrons do
(os dois do
):
Esse é o candidato para a configuração de
.
Passo 7
Verificação por contagem de elétrons:
-
= -
= → subtotal -
= → subtotal -
= → total
Como o íon
deve ter
elétrons, a configuração acima é coerente.
Passo 8
Comentário físico rápido (motivação para a remoção dos
e não dos
):
- O par
está relativamente estabilizado pelo efeito relativístico (inert pair effect), então os elétrons são mais fáceis de remover ao formar . Essa é a razão química/experimental pela qual fica com intactos.
Passo 9
Resumo final do raciocínio:
- Começamos do átomo neutro
com configuração . - Removemos os dois elétrons
para formar . - Obtemos
, que tem elétrons, consistente com .