Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de
Passo 1
O enunciado pede a configuração eletrônica do estado fundamental do átomo íon
.
Informações dadas (explicitamente ou implícitas):
Informações dadas (explicitamente ou implícitas):
- O elemento cromo tem número atômico
(ou seja, o átomo neutro tem elétrons). - O íon tem carga
, portanto foram removidos elétrons do átomo neutro.
A tarefa é escrever a distribuição dos elétrons (configuração eletrônica) do estado fundamental de.
Passo 2
O que é “configuração eletrônica” e notação:
- A configuração eletrônica indica como os elétrons estão distribuídos entre os níveis e subníveis atômicos.
- Escrevemos cada subnível como
, , , etc., onde é o número quântico principal (camada), a letra (s, p, d, f) identifica o tipo de subnível, e o expoente é o número de elétrons nesse subnível. - Também é comum usar a abreviação de gás nobre: por exemplo
representa a configuração do argônio, isto é um núcleo de referência.
Princípios usados para preencher/retirar elétrons (resumo didático):
- Princípio de Aufbau (preenchimento): em átomos neutros, os elétrons ocupam orbitais de menor energia primeiro, seguindo a ordem aproximada
, , , , , , , , … - Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (mesma energia, ex.: três orbitais
ou cinco ), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de parear. - Ordem de remoção de elétrons em cátions de metais de transição: ao formar cátions, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais com maior número quântico principal
. Para muitos metais de transição isto significa que os elétrons do orbital são removidos antes dos do , mesmo que o tenha sido preenchido antes no átomo neutro.
Passo 3
Configuração eletrônica do cromo neutro e anomalia:
- Um procedimento mecânico preveria para o cromo neutro a ordem e daria
. - Porém, experimentally e por estabilidade, o estado fundamental do cromo neutro é a configuração anômala
.
Explicação curta do porquê (didática): meia-preenchimento () confere estabilidade extra ao subnível , então o elétron que estaria em fica preferencialmente promovido para completar um mais estável, resultando em .
Passo 4
Como obter a configuração de
: regra prática para íons de metais de transição
- Para formar
partimos do cromo neutro ( elétrons) e removemos elétrons. - Aplicamos a regra de remoção: removem-se primeiro elétrons do
e depois do . - Como anotado, o cromo neutro tem de fato
. Então, ao remover elétrons: - remove-se o elétron do
(1 elétron), - remove-se em seguida
elétrons do (os cinco que existem em ).
- remove-se o elétron do
- No total
elétrons removidos, o que zera o subnível e deixa apenas o núcleo eletrônico equivalente ao gás nobre argônio.
Passo 5
Cálculo explícito do número de elétrons e configuração resultante:
- Número de elétrons no átomo neutro:
. - Elétrons removidos pela carga
: . - Elétrons restantes:
. Note que é o número atômico do argônio . - Portanto a configuração eletrônica do íon é a mesma do argônio, ou seja:
, que em forma estendida é .
Passo 6
Conclusão e verificação rápida:
- A remoção passo a passo dos elétrons a partir de
confirma que, após remover elétron do e elétrons do , restam exatamente os elétrons do gás nobre . - Logo a configuração final de
no estado fundamental é ou explicitamente .