Dê as configurações eletrônicas de:
\mathrm{V}^{5+}(\mathrm{Z}=23)

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do íon \mathrm{V}^{5+} sabendo que o número atômico do vanádio é Z=23.
Informações dadas: \mathrm{V} tem 23 prótons (logo 23 elétrons no átomo neutro) e precisamos a configuração do cátion com carga +5 (ou seja, com 5 elétrons a menos).

Passo 2

Conceitos fundamentais (explicação curta e direta, para usar na prova):
  • A configuração eletrônica do átomo neutro é obtida preenchendo orbitais seguindo o princípio de Aufbau (preencher os orbitais de menor energia primeiro), respeitando o Princípio de Exclusão de Pauli (cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos) e a regra de Hund (ao ocupar orbitais degenerados, colocar um elétron em cada antes de parear).
  • Para os elementos de transição (como o vanádio), ao formar cátions os elétrons são removidos primeiro dos orbitais s de camada mais externa (por ex. 4s) e só depois dos d ( 3d). Isso ocorre porque, depois do preenchimento, a energia relativa de 4s e 3d muda: 4s sobe em energia e seus elétrons são removidos primeiro.

Passo 3

Ordem típica de preenchimento relevante aqui (resumida):
\;1s, \;2s, \;2p, \;3s, \;3p, \;4s, \;3d, …
Isso significa que, para construir a configuração de \mathrm{V}, iremos parar em 4s e 3d.

Passo 4

Configuração eletrônica do vanádio neutro ( Z=23). Preenchendo até 23 elétrons:
  • os primeiros 18 elétrons completam a configuração do argônio: \;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 (que chamamos de [\mathrm{Ar}]);
  • sobram 23-18=5 elétrons que ocupam 4s e 3d segundo a ordem: coloca-se primeiro em 4s e depois em 3d. Então para 5 elétrons adicionais: 4s^2\,3d^3.
    Portanto a configuração do átomo neutro é \;[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^3.

Passo 5

Como formar \mathrm{V}^{5+}: precisamos remover 5 elétrons do átomo neutro. Pela regra de remoção para metais de transição, removemos primeiro os elétrons do orbital 4s e depois do 3d.

Passo 6

Remoção passo a passo dos 5 elétrons:
  • Átomo neutro: \;[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^3. (total 23 elétrons)
  • Retirar 1º elétron: \;[\mathrm{Ar}]\,4s^1\,3d^3. (restam 22 elétrons)
  • Retirar 2º elétron: \;[\mathrm{Ar}]\,4s^0\,3d^3 que é o mesmo que \;[\mathrm{Ar}]\,3d^3. (restam 21 elétrons)
    Agora faltam ainda 3 elétrons a remover (pois queremos +5). Continuamos removendo dos 3d:
  • Retirar 3º elétron (1º dos 3d): \;[\mathrm{Ar}]\,3d^2. (restam 20 elétrons)
  • Retirar 4º elétron (2º dos 3d): \;[\mathrm{Ar}]\,3d^1. (restam 19 elétrons)
  • Retirar 5º elétron (3º dos 3d): \;[\mathrm{Ar}]\,3d^0 que é simplesmente \;[\mathrm{Ar}]. (restam 18 elétrons)

Passo 7

Interpretação final: após remover 5 elétrons do vanádio neutro, sobram 23-5=18 elétrons, que correspondem exatamente à configuração do argônio. Então o cátion \mathrm{V}^{5+} tem a mesma configuração eletrônica do gás nobre \mathrm{Ar}.

Resposta

\mathrm{V}^{5+}:\;[\mathrm{Ar}]=1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6

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