Conhecer o número de elétrons de determinado elemento permite estabelecer algumas relações entre os tipos de ligação que este pode realizar e suas propriedades. É importante saber realizar a distribuição eletrônica, pois assim podemos identificar os elétrons de valência, responsáveis por estabelecer ligações. Portanto, realize a distribuição eletrônica das espécies químicas a seguir:
_{30}^{\square} \mathrm{Zn}

Passo 1

O enunciado pede a distribuição eletrônica da espécie _{30}^{\square}\mathrm{Zn}.
Informações fornecidas e assumidas:
  • O número atômico é Z=30.
  • Presume-se que a espécie é neutra (portanto há 30 elétrons).
    O objetivo é escrever como esses 30 elétrons se distribuem entre as orbitais atômicas.

Passo 2

Relembrando regras essenciais para montar a distribuição (curta e didática):
  • Princípio de Aufbau: preencher as orbitais de menor energia para a de maior energia.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons, com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao ocupar orbitais degenerados (mesma energia, como os três 2p ou os cinco 3d), primeiro coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos e só depois emparelham-se.
    Vou usar isso passo a passo para chegar à configuração de 30 elétrons.

Passo 3

Ordem prática de preenchimento (ordem de energia que usaremos):
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;\dots
Observação rápida e útil: apesar de o índice principal ser maior, a orbital 4s tem energia menor que a 3d ao preencher átomos neutros, por isso o 4s é preenchido antes do 3d.

Passo 4

Vamos preencher as subshells uma a uma, lembrando que as capacidades são:
\begin{aligned} &s\text{: }2\\ \text{elétrons por subshell},\\\ &p\text{: }6\\ \text{elétrons por subshell},\\\ &d\text{: }10\\ \text{elétrons por subshell}. \end{aligned}ééé
Começamos com 30 elétrons para distribuir.

Passo 5

Preenchimento passo a passo (vou mostrar cada subshell e quantos elétrons ela recebe, acumulando até 30):
  1. 1s recebe 2 elétrons. Acumulado: 2. Escreve-se 1s^2.
  2. 2s recebe 2 elétrons. Acumulado: 4. Escreve-se 2s^2.
  3. 2p recebe 6 elétrons. Acumulado: 10. Escreve-se 2p^6.
  4. 3s recebe 2 elétrons. Acumulado: 12. Escreve-se 3s^2.
  5. 3p recebe 6 elétrons. Acumulado: 18. Escreve-se 3p^6.
  6. 4s recebe 2 elétrons. Acumulado: 20. Escreve-se 4s^2.
  7. Agora vem 3d, que comporta até 10 elétrons. Restam 30-20=10 elétrons, então 3d recebe 10. Acumulado: 30. Escreve-se 3d^{10}.
Pronto — todos os 30 elétrons foram alocados.

Passo 6

Escrevendo a configuração eletrônica completa (forma estendida):
1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}

Passo 7

Forma abreviada (uso do gás nobre de núcleo): o gás nobre anterior a \mathrm{Zn} é o argônio, cuja configuração é [Ar]=1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6. Assim:
[Ar]\;4s^2\;3d^{10}

Passo 8

Elétrons de valência e interpretação química (curto e prático):
  • Para metais de transição há alguma sutileza, mas geralmente os elétrons do nível mais externo (aqui o nível n=4) são os mais reativos. Em \mathrm{Zn}, a configuração é [Ar]\;4s^2\;3d^{10}.
  • O subnível 3d está completo ( 3d^{10}) e, na maioria das situações químicas, não participa diretamente das ligações; os elétrons de valência efetivos de \mathrm{Zn} costumam ser os 2 elétrons do 4s.
    Portanto, \mathrm{Zn} tem 2 elétrons de valência (os do 4s).

Resposta

1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^6\;4s^2\;3d^{10}
[Ar]\;4s^2\;3d^{10}
Elétrons de valência: 2

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