Dê as configurações eletrônicas do estado fundamental do (e) \mathrm{V}^{5+}

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do estado fundamental do íon \mathrm{V}^{5+}. Informações relevantes dadas ou necessárias (não resolvo nada ainda, só listo dados):
  • O número atômico do vanádio é Z=23 (ou seja, um átomo neutro de vanádio tem 23 elétrons).
  • O íon \mathrm{V}^{5+} tem 5 elétrons a menos que o átomo neutro.
  • O objetivo é escrever a configuração eletrônica no estado fundamental (menor energia).

Passo 2

Calcular quantos elétrons restam em \mathrm{V}^{5+}.
  • Átomo neutro de vanádio: 23 elétrons.
  • Íon \mathrm{V}^{5+}: 23-5=18 elétrons.
    Portanto, a configuração final deve acomodar 18 elétrons no estado fundamental.

Passo 3

Lembrar (aula rápida) como montar a configuração eletrônica no estado fundamental:
  • Use a regra de Aufbau: preencher orbitais em ordem crescente de energia.
  • Cada orbital tem capacidade máxima: s comporta 2 elétrons, p comporta 6, d comporta 10, etc.
  • A notação noble-gas é prática: pode-se escrever a configuração como o gás nobre anterior seguido dos elétrons adicionais.
    Exemplo simples: o gás nobre com 18 elétrons é o argônio, \mathrm{Ar}, cuja configuração completa é
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6.

Passo 4

Identificar a configuração do átomo neutro de vanádio (útil para entender remoção de elétrons):
  • Para o vanádio neutro ( Z=23 ) a configuração usual é
[\mathrm{Ar}]\,3d^3\,4s^2.
Explicação rápida: preenche-se até [\mathrm{Ar}] (os primeiros 18 elétrons) e depois vêm 3d e 4s; a ordem de preenchimento coloca 4s antes de 3d para o átomo neutro.

Passo 5

Explicar e aplicar a regra de remoção de elétrons para cátions (aula prática):
  • Ao formar cátions a partir de átomos de metais de transição, os elétrons são removidos primeiro do orbital com maior número quântico principal n.
  • Entre 4s e 3d, o 4s tem n=4 e o 3d tem n=3; por isso, ao ionizar, remove-se primeiro os elétrons do 4s, depois do 3d.
    No caso do vanádio neutro [\mathrm{Ar}]\,3d^3\,4s^2, para formar \mathrm{V}^{5+} devemos remover 5 elétrons no total.

Passo 6

Remover os 5 elétrons passo a passo:
  • Primeiro removem-se os 2 elétrons do 4s:
[\mathrm{Ar}]\,3d^3\,4s^2 \xrightarrow{\text{remover }2e^- \text{ do }4s} [\mathrm{Ar}]\,3d^3.
Agora faltam remover mais 3 elétrons (para totalizar 5 removidos).
  • Em seguida removem-se 3 elétrons do 3d:
[\mathrm{Ar}]\,3d^3 \xrightarrow{\text{remover }3e^- \text{ do }3d} [\mathrm{Ar}]\,3d^0 = [\mathrm{Ar}].
Ou seja, após remover os 5 elétrons chegamos à configuração com 18 elétrons, que é exatamente [\mathrm{Ar}].

Passo 7

Interpretação final e dica para prova:
  • \mathrm{V}^{5+} tem 18 elétrons e, portanto, é isoeletrônico com o argônio.
  • No exame: conte elétrons, lembre-se de remover primeiro os elétrons com maior n (por exemplo, 4s antes de 3d nos metais de transição) e escreva em notação de gás nobre para ficar curto e claro.
    Força aí — esse tipo de questão é frequente e, com esse passo a passo, resolve rápido na prova.

Resposta

[\mathrm{Ar}] 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6

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