Considere os átomos em fase gasosa dos elementos magnésio e enxofre. a) Escreva a configuração eletrônica do estado fundamental e indique se são paramagnéticos ou diamagnéticos. b) Identifique qual átomo possui afinidade eletrônica (AE) positiva e qual possui AE negativa. Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para os átomos neutros de magnésio e enxofre em fase gasosa:
  1. Escrever a configuração eletrônica do estado fundamental e dizer se cada átomo é paramagnético ou diamagnético.
  2. Dizer qual átomo tem afinidade eletrônica (AE) positiva (processo exotérmico) e qual tem AE negativa (processo endotérmico), justificando com base na configuração eletrônica e na estabilidade atingida ao ganhar um elétron.
Para resolver vamos usar tabela periódica (números atômicos), regras de preenchimento de orbitais (Aufbau, Hund e princípio de exclusão de Pauli), conceito de magnetismo atômico (nº de elétrons desemparelhados) e definição de afinidade eletrônica.

Passo 2

Primeiro identificamos o número atômico Z de cada elemento e montamos a configuração no estado fundamental:
Magnésio: Z_{\text{Mg}}=12. Preenchendo até n=3:
\text{Mg}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2
Nesse caso todos os elétrons estão emparelhados (o subnível 3s tem dois elétrons com spins opostos). Logo o magnésio é diamagnético.
Enxofre: Z_{\text{S}}=16. Preenchendo até n=3:
\text{S}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4
No subnível 3p^4 existem quatro elétrons distribuídos em três orbitais: dois orbitais com um elétron cada (spins paralelos) e um orbital com dois elétrons emparelhados. Isso resulta em dois elétrons desemparelhados, portanto o enxofre é paramagnético.

Passo 3

Afinidade eletrônica \text{AE} é a variação de energia quando um átomo isolado no estado gasoso captura um elétron para formar um ânion mono-negativo. Se o processo libera energia, dizemos que \text{AE} é positiva (exotérmico); se requer energia, a \text{AE} é negativa (endotérmico).
Fatores que influenciam a \text{AE}:
  • Configuração eletrônica de partida (subníveis preenchidos ou semipreenchidos).
  • Nível de energia acessível para o elétron extra (mesmo nível ou nível superior).
  • Efeito do aumento de repulsão eletrônica e do potencial nuclear efetivo.

Passo 4

Aplicando ao magnésio e ao enxofre:
Magnésio \ldots 3s^2 já possui um subnível 3s completamente preenchido; para ganhar um elétron ele teria que ocupaar o orbital 3p, de energia mais alta. Esse ingresso é pouco favorecido e requer energia, logo \text{AE}(\text{Mg}) é negativa.
Enxofre \ldots 3p^4 tem o subnível 3p parcialmente preenchido e ganhar um elétron leva a \ldots3p^5, aproximando-se de um semipreenchimento mais estável, liberando energia. Portanto \text{AE}(\text{S}) é positiva.

Resposta

a) \text{Mg}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2, diamagnético. \text{S}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4, paramagnético.
b) \text{AE}(\text{Mg}) é negativa (endotérmico), pois o elétron extra entraria em orbital de energia mais alta; \text{AE}(\text{S}) é positiva (exotérmico), pois ao receber um elétron atinge configuração 3p^5 energeticamente favorecida.

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