Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental de \mathrm{Mn}^{2+}

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do estado fundamental do íon \mathrm{Mn}^{2+}.
Informações dadas ou necessárias que extraí do enunciado (não estou inventando nada):
  • O íon é manganês com carga +2, isto é \mathrm{Mn}^{2+}.
  • Preciso determinar a distribuição dos elétrons no estado fundamental (configuração eletrônica).

Passo 2

Quantos elétrons tem \mathrm{Mn}^{2+}? Vou calcular a partir do número atômico do manganês.
O número atômico do manganês é \;Z(\mathrm{Mn}) = 25; (isto significa que o átomo neutro tem 25 elétrons).
Como temos \mathrm{Mn}^{2+}, foram removidos 2 elétrons, então o íon tem \;25 - 2 = 23; elétrons. Portanto preciso distribuir 23 elétrons nos orbitais em ordem de preenchimento no estado fundamental.

Passo 3

Relembrando a regra de preenchimento (princípio de Aufbau) de forma prática e simples: os elétrons ocupam os orbitais em ordem de energia crescente. A ordem relevante aqui é, até os níveis considerados:
1s \rightarrow 2s \rightarrow 2p \rightarrow 3s \rightarrow 3p \rightarrow 4s \rightarrow 3d \rightarrow 4p \dots
Observação importante (muito usado em provas): ao preencher um átomo neutro o orbital 4s é ocupado antes de 3d, mas ao ionizar (retirar elétrons) normalmente se perdem primeiro os elétrons do 4s, porque após preenchimento o 3d fica com energia efetivamente mais baixa que 4s. Ou seja: enche 4s antes de 3d, mas esvazia 4s antes de 3d.

Passo 4

Vou montar a configuração eletrônica do manganês neutro para ver de onde saem os elétrons. Vou somar os elétrons preenchendo orbitais na ordem acima, anotando o total acumulado:
  • 1s^2 2 elétrons (total 2).
  • 2s^2 2 elétrons (total 4).
  • 2p^6 6 elétrons (total 10).
  • 3s^2 2 elétrons (total 12).
  • 3p^6 6 elétrons (total 18).
  • 4s^2 2 elétrons (total 20).
  • 3d^5 5 elétrons (total 25).
Portanto a configuração do átomo neutro é
\mathrm{Mn}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^5
ou, usando a notação com gás nobre [Ar] para o núcleo eletrônico até 3p^6,
\mathrm{Mn}:\;[Ar]\,4s^2\,3d^5.

Passo 5

Agora faço o íon \mathrm{Mn}^{2+}. Como explicado no passo 3, os dois elétrons que se removem são os do orbital 4s. Retirando 2 elétrons de 4s^2 obtemos:
\mathrm{Mn}^{2+}:\;[Ar]\,3d^5.
Em forma estendida (sem o atalho do gás nobre), com os 23 elétrons:
\mathrm{Mn}^{2+}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^5.

Passo 6

Vou explicar rapidamente o aspecto magnético/espínico porque costuma aparecer em provas: com a configuração 3d^5 (meio preenchido), a regra de Hund diz que os elétrons ocupam orbitais degenerados individualmente com spins paralelos antes de emparelhar. Assim os cinco elétrons de 3d ficam espalhados um em cada orbital d, todos com o mesmo spin, resultando em momento de spin total
S = \tfrac{5}{2}
e multiplicidade 2S+1 = 6. O termo espectroscópico do estado fundamental (para quem precisar) é ^6\!S (estado sexteto S), mas isso já vai além da simples configuração eletrônica pedida.

Resposta

[Ar]\,3d^5
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^5

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