- Considere as configurações eletrônicas nos níveis 3 e 4 dos átomos:
I.
II.
III.
IV.
V.
Qual delas representa um elemento químico que adquire configuração de gás nobre quando se transforma em cátion bivalente?
a) I
b) II
c) III
d) IV
e) V
I.
II.
III.
IV.
V.
a) I
b) II
c) III
d) IV
e) V
Passo 1
O enunciado dá cinco configurações eletrônicas (ocupação dos orbitais nos níveis
e
) e pede: qual delas representa um elemento que, ao se transformar em cátion bivalente (isto é, ao perder duas cargas positivas,
), adquire uma configuração de gás nobre?
As configurações fornecidas são:
As configurações fornecidas são:
- I:
- II:
- III:
- IV:
- V:
O que é pedido: identificar qual das alternativas (a)–(e) corresponde à configuração que, ao perder duas elétrons (formar cátion
), passa a ter a configuração eletrônica idêntica à de um gás nobre (camadas externas completas).
Passo 2
Conceitos e regras que precisamos usar (explicação didática, passo a passo):
- Notação:
significa que no nível principal os orbitais têm 2 elétrons e os têm 6 elétrons. Gases nobres têm camadas externas completas (por exemplo, Argônio: ). - Cátion bivalente
significa perda de dois elétrons. Para escrever a configuração do cátion, removemos dois elétrons da configuração do átomo neutro. - Ordem de remoção de elétrons: em geral, ao formar cátions remove-se primeiro os elétrons com maior número quântico principal
(os elétrons na camada mais externa). Para elementos de transição com elétrons e (mesma periódica, p.ex. e ), na prática os elétrons são removidos antes dos (mesmo que, na construção do átomo neutro, se encha antes do ). Isso é importante para IV e V. - Objetivo prático: para cada configuração, simular a perda de dois elétrons (removendo-os das orbitais apropriadas) e verificar se o resultado é exatamente a configuração de um gás nobre (p.ex.
para o período 3).
Passo 3
Analisando I:
.
- Esta configuração corresponde a um átomo com apenas um elétron no nível
(por exemplo, só como referência, o sódio neutro tem ). - Perda de dois elétrons: primeiro sai o elétron de
, sobrando a configuração do núcleo anterior . O segundo elétron teria de ser removido de uma camada interna (por exemplo de ), levando a uma configuração como , que NÃO é configuração de gás nobre. - Conclusão: I não produz configuração de gás nobre ao formar
.
Passo 4
Analisando II:
.
- Esta configuração tem quatro elétrons no subnível
(por exemplo, enxofre neutro tem ). - Perda de dois elétrons: remove-se dois elétrons do subnível
(camada mais externa), resultando em . -
não é uma configuração de gás nobre (gases nobres do mesmo período têm ). - Conclusão: II não.
Passo 5
Analisando III:
.
- Esta configuração mostra a camada
completa ( ) e dois elétrons em . É a configuração de um metal alcalino-terroso do período 4 (por exemplo, cálcio neutro: ). Aqui explicitamente vemos a parte . - Perda de dois elétrons: os dois elétrons mais externos estão em
, então ao formar o cátion removem-se esses dois elétrons e sobra exatamente , ou seja , que é a configuração de um gás nobre. - Conclusão: III, ao perder dois elétrons, adquire configuração de gás nobre.
Passo 6
Analisando IV:
.
- Esta configuração corresponde a um elemento de transição do período 4 com
(por exemplo, manganês neutro tem ). - Perda de dois elétrons: seguindo a regra para cátions de transição, os elétrons
são removidos primeiro. Removendo dois elétrons (os dois de ) fica , ou seja . -
NÃO é configuração de gás nobre (os estão parcialmente preenchidos). - Conclusão: IV não.
Passo 7
Analisando V:
.
- Esta configuração é típica de um metal de transição com os
completos e (por exemplo, zinco neutro: ). - Perda de dois elétrons: remove-se os dois elétrons
, resultando em ou . - Apesar de os
e do nível 3 estarem completos, a presença de faz com que a configuração não coincida com a de um gás nobre (gases nobres do período 3 têm somente ). Portanto não é configuração de gás nobre. - Conclusão: V não.
Passo 8
Comparando os resultados: somente a alternativa III, ao perder dois elétrons (
), fica com
, que é exatamente a configuração do gás nobre argônio
. As demais resultam em configurações que não são de gases nobres.
Resposta
c) III