As configurações eletrônicas (nos estados fundamentais) listadas abaixo estão incorretas. Explique quais foram os erros cometidos em cada uma e escreva a configuração correta.
1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 2 d^{10}

Passo 1

O enunciado apresenta a configuração eletrônica (no estado fundamental)
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;2d^{10}
e pede que eu explique quais erros foram cometidos nessa configuração e que escreva a configuração correta correspondente.
Informações dadas explicitamente:
  • A configuração listada é 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;2d^{10}.
O que se espera:
  • Identificar os erros na escrita dessa configuração.
  • Fornecer a configuração eletrônica correta (no estado fundamental) para o mesmo número total de elétrons implícito na configuração dada.

Passo 2

Calcular quantos elétrons a configuração dada está atribuindo, para saber qual elemento (número atômico) ela representa. Soma das ocupações:
2 + 2 + 6 + 10 = 20.
Portanto a configuração dada pretende descrever um átomo com 20 elétrons (Z = 20).

Passo 3

Primeiro erro: existência da subcamada \,2d.
Explicação didática (passo a passo, sem pressa):
  • Cada subnível é caracterizado pelos números quânticos n (principal) e l (orbital angular).
  • O valor de l pode assumir 0,1,\dots,n-1.
  • As letras correspondem a l assim: s l=0, p l=1, d l=2, f l=3.
  • Para n=2, os valores possíveis de l são 0 e 1 somente, ou seja, existem apenas as subcamadas 2s e 2p.
  • Portanto, uma subcamada 2d (que exigiria l=2 com n=2) é fisicamente impossível: a notação \,2d não existe.
Conclusão deste erro: a presença de 2d^{10} é incorreta porque subníveis d começam apenas a partir de n\ge 3 (por exemplo, 3d existe, 2d não).

Passo 4

Segundo ponto (relacionado, mas distinto): verificação dos limites de ocupação por tipo de subnível.
Regras importantes e úteis para a prova:
  • Cada orbital acomoda no máximo 2 elétrons (princípio de Pauli).
  • Subníveis têm número máximo de elétrons dado por 2(2l+1):
    • s ( l=0 ) → máximo 2 elétrons.
    • p ( l=1 ) → máximo 6 elétrons.
    • d ( l=2 ) → máximo 10 elétrons.
  • Na configuração dada, os números 2, 6 e 10 respeitam esses tetos — o erro não é a contagem por subnível, mas a existência do subnível 2d.

Passo 5

Terceiro ponto: ordem de preenchimento (para chegar à configuração correta para 20 elétrons).
Princípio prático (Madelung/Aufbau, regra que será usada na prova):
  • As subcamadas são preenchidas em ordem crescente de n + l. Em caso de empate em n+l, preenche primeiro a subcamada com menor n.
  • É útil memorizar ou listar a sequência até níveis baixos: 1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;5s,\;\dots
  • Note que, por essa regra, 4s é preenchido antes de 3d.

Passo 6

Aplicando a sequência de preenchimento para preencher 20 elétrons, fazendo o somatório passo a passo (isso é o que se faz na prova sem calculadora):
  1. 1s pode conter 2 elétrons. Total acumulado: 2. Configuração parcial:
1s^{2}
  1. Em seguida 2s com 2 elétrons. Total acumulado: 2+2=4. Parcial:
1s^{2}\;2s^{2}
  1. Depois 2p com 6 elétrons. Total acumulado: 4+6=10. Parcial:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}
  1. Próximo é 3s com 2 elétrons. Total acumulado: 10+2=12. Parcial:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}
  1. Em seguida 3p com 6 elétrons. Total acumulado: 12+6=18. Parcial:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}
  1. Ainda faltam 20-18=2 elétrons; o próximo nível pela regra de Madelung é 4s, que comporta 2 elétrons. Ao preenchê-lo, atinge-se o total de 20. Parcial final:
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}
Observação: o subnível 3d permanece vazio para Z=20; é por isso que não se coloca 3d^{10} nem 2d^{10}.

Passo 7

Resumo didático e dica de prova (para gravar na cabeça):
  • Subnível d não existe para n=2 (logo \,2d é impossível).
  • Para um átomo com 20 elétrons (Cálcio), a sequência de preenchimento leva a completar até 4s^{2} e deixar 3d vazio.
  • Notação condensada útil: a configuração completa pode ser abreviada usando o gás nobre anterior \text{Ar} (argônio), que tem 18 elétrons. Assim: [\text{Ar}]\,4s^{2}onde [\text{Ar}] equivale a 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}.

Resposta

1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}
[\text{Ar}]\,4s^{2}

Exercícios relacionados