Considere um elemento
cujo elétron de valência possui os seguintes números quânticos:
Determine:
- o subnível do elétron
- o elemento químico
- a distribuição eletrônica completa
Passo 1
O que o enunciado nos dá (dados explícitos):
- Números quânticos do elétron de valência:
, , , .
O que o enunciado pede:
- Determinar o subnível do elétron.
- Determinar qual é o elemento químico
. - Escrever a distribuição eletrônica completa do elemento.
Passo 2
Entendendo o significado dos números quânticos (explicação passo a passo, sem pular etapas).
- O número quântico principal
indica o nível de energia principal (camada eletrônica). Aqui significa que o elétron pertence à quarta camada. - O número quântico azimutal
determina o tipo de orbital (subnível). As convenções são: -
orbital , -
orbital , -
orbital , -
orbital .
Então,significa que é um orbital do tipo .
-
- O número quântico magnético
indica a orientação do orbital. Para um orbital só existe (apenas uma orientação), o que é consistente com o dado . - O número quântico de spin
pode ser ou . Aqui significa que o elétron tem spin “para baixo” — é importante para diferenciar dois elétrons no mesmo orbital (Princípio de Pauli).
Resumo rápido: o elétron está em um orbital do tipo
da quarta camada e tem spin
.
Passo 3
Determinar o subnível do elétron.
- Juntando
e , o subnível é o orbital . - Portanto o elétron de valência está no subnível
e podemos identificá‑lo como (com e ).
Passo 4
Interpretação de “elétron de valência” e escolha do elemento.
- A expressão “o elétron de valência” sugere que estamos falando de um único elétron mais externo (ou, pelo menos, queremos identificar um elétron que seja parte da camada externa).
- O subnível mais externo indicado é
. Elementos com apenas um elétron em pertencem ao grupo 1 da tabela periódica na quarta camada: o exemplo mais típico é o potássio, com configuração terminando em . - Se o elemento tivesse dois elétrons de valência no
(ou seja, ), como o cálcio, não se falaria normalmente em “o elétron de valência” no singular — haveria dois elétrons de valência na mesma camada. Portanto, o enunciado aponta para o caso com exatamente um elétron em . - Conclusão interativa: o elemento cuja camada externa é
é o potássio.
Passo 5
Determinar o número atômico
contando elétrons com a ordem de preenchimento (princípio de Aufbau).
- Vamos encher orbitais em ordem crescente de energia:
, , , , , , … - Capacidade de cada orbital/subnível:
-
comporta elétrons, -
comporta elétrons, -
comporta elétrons, etc.
-
- Contagem até preencher tudo até antes de
: -
→ elétrons (total ), -
→ elétrons (total ), -
→ elétrons (total ), -
→ elétrons (total ), -
→ elétrons (total ).
-
- O próximo elétron entra em
. Se há exatamente um elétron em , o total de elétrons do átomo neutro é . - O elemento com
é o potássio (símbolo ).
Passo 6
Escrever a distribuição eletrônica completa, explicando notação.
- A distribuição eletrônica completa lista, em cada subnível, quantos elétrons ele contém. Para o potássio neutro temos, na ordem de preenchimento:
- Alternativamente, usando a notação com gás nobre para encurtar (opcional):
, porque representa a configuração de elétrons .
Passo 7
Verificação final da consistência com os números quânticos e princípios (Pauli, Hund, Aufbau).
- No orbital
existe apenas um elétron no potássio; seu é o único valor permitido para orbitais , e é um valor de spin perfeitamente aceitável (o elétron poderia ter ou em um átomo isolado — ambos são permitidos). - A distribuição escrita respeita o princípio de Pauli (cada orbital máximo de
tem 2 elétrons com spins opostos), e a ordem de preenchimento usada é a usual (Aufbau).
Resposta
Subnível:
Elemento: Potássio (K),
Distribuição eletrônica completa:
Elemento: Potássio (K),
Distribuição eletrônica completa: