Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de
Passo 1
O enunciado pede: "Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de
". Informações relevantes que temos do enunciado (implícitas e necessárias):
é um íon do elemento cobalto com carga
. Precisamos saber o número atômico de
para determinar quantos elétrons tem o íon e, a partir daí, escrever a configuração eletrônica do estado fundamental.
Passo 2
Qual é o número atômico de
e quantos elétrons tem
?
O número atômico é o total de prótons e, para o átomo neutro, também é o número de elétrons. Para o cobalto:
O número atômico é o total de prótons e, para o átomo neutro, também é o número de elétrons. Para o cobalto:
Logo, o átomo neutro
tem
elétrons. O íon
perdeu
elétrons, então o número de elétrons do íon é
Passo 3
Princípios que usamos para construir a configuração eletrônica (aula rápida e informal):
- Princípio de Aufbau: enchemos orbitais em ordem de energia crescente.
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode comportar no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (mesma energia), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos para maximizar o spin total.
- Ordem de preenchimento em átomos neutros segue, aproximadamente,
antes de . Porém, ao formar cátions (perder elétrons), os elétrons do orbital são removidos antes dos do porque, depois do preenchimento, o fica com energia menor que o .
Passo 4
Configuração eletrônica do átomo neutro
(passo intermediário importante):
Seguindo Aufbau para , a configuração do cobalto neutro é
Seguindo Aufbau para
Aqui usei a notação de gás nobre
para representar os
elétrons internos
.
Passo 5
Remoção de elétrons para obter
:
Precisamos remover elétrons do átomo neutro. Pela regra prática (evidência experimental), removemos primeiro os elétrons do orbital
e depois do
. Então:
Precisamos remover
- Retira-se
elétrons de → sobra . - Resta retirar
elétron do conjunto → fica .
Passo a passo em fórmulas:
removendo
elétrons de
:
removendo mais
elétron de
:
Passo 6
Interpretação física e spin (um complemento didático, para você entender o que isso significa na prática):
- A configuração
indica que o íon isolado tem elétrons na camada . - Aplicando a regra de Hund num íon livre (sem campo cristalino), ao distribuir
elétrons em orbitais , colocamos um elétron em cada orbital até termos elétrons com spins paralelos e o sexto começa a emparelhar em um dos orbitais. Assim, para o íon livre isso gera elétrons desemparelhados (spin total , multiplicidade , um termo de multiplicidade quíntupla). Obs.: em complexos (coordenação) o campo cristalino pode forçar um estado de baixo spin (por exemplo, d6 octaédrico pode ser low-spin com 0 desemparelhados), então o número de spins depende do ambiente químico. Mas para o estado eletrónico atômico fundamental isolado a descrição acima vale.
Passo 7
Recapitulando do jeito que você pode escrever na prova:
- Notação com gás nobre (abreviada):
. - Notação completa (todos os níveis):
.