Dadas as distribuições eletrônicas abaixo:
Ferro: [\mathrm{Ar}] 3 \mathrm{~d}^{6} 4 \mathrm{~s}^{2} \quad Carbono: [\mathrm{He}] 2 \mathrm{~s}^{2} 2 \mathrm{p}^{2} \quad Cloro: [\mathrm{Ne}] 3 \mathrm{~s}^{2} 3 \mathrm{p}^{5}
Magnésio: [\mathrm{Ne}] 3 \mathrm{~s}^{2} \quad Alumínio: [\mathrm{Ne}] 3 \mathrm{~s}^{2} 3 \mathrm{p}^{1} \quad Enxofre: [\mathrm{Ne}] 3 \mathrm{~s}^{2} 3 \mathrm{p}^{4}
Oxigênio: [\mathrm{He}] 2 \mathrm{~s}^{2} 2 \mathrm{p}^{4} Nitrogênio: [\mathrm{He}] 2 \mathrm{~s}^{2} 2 \mathrm{p}^{3}
Quais elementos são metálicos e quais não são? Um desses átomos metálicos tem como estados de oxidação mais comuns +2 ou +3 , quantos elétrons desemparelhados pode haver em cada um desses estados? (Dica: considere os orbitais em questão como sendo degenerados e utilize um diagrama de caixas para visualizar o desemparelhamento dos elétrons).

Passo 1

O enunciado nos dá as configurações eletrônicas dos elementos e pede para separar metálicos de não metálicos, além de, para um dos metálicos com estados de oxidação +2 e +3, determinar quantos elétrons ficam desemparelhados em cada estado. Vamos usar conceitos de tabela periódica (posicionamento à esquerda tende a metal, à direita a não metal) e diagrama de caixas com regra de Hund.

Passo 2

Classificamos cada elemento:
Metálicos: Ferro \mathrm{Fe}, Magnésio \mathrm{Mg} e Alumínio \mathrm{Al}
Não metálicos: Carbono \mathrm{C}, Nitrogênio \mathrm{N}, Oxigênio \mathrm{O}, Enxofre \mathrm{S} e Cloro \mathrm{Cl}.

Passo 3

Dos metálicos, apenas o ferro apresenta estados de oxidação mais comuns +2 e +3. O magnésio tende só a +2 e o alumínio só a +3, então focamos no ferro.

Passo 4

Começamos da configuração do ferro neutro e removemos elétrons na ordem 4s depois 3d: \mathrm{Fe}: [\mathrm{Ar}]\,3d^6\,4s^2 \mathrm{Fe}^{2+}: remove dois elétrons do 4s [\mathrm{Ar}]\,3d^6 \mathrm{Fe}^{3+}: além dos dois 4s, remove mais um de 3d [\mathrm{Ar}]\,3d^5

Passo 5

Para contar elétrons desemparelhados, desenhamos o diagrama de caixas dos cinco orbitais 3d, aplicando a regra de Hund (preencher um em cada orbital antes de parear):
– Em 3d^6: cinco orbitais recebem um elétron cada (total 5), o 6º emparelha num orbital qualquer → sobram 4 orbitais com elétron único.
– Em 3d^5: cinco orbitais recebem um elétron cada e não há emparelhamento \to 5 orbitais com elétron único.

Resposta

Metálicos: Ferro \mathrm{Fe}, Magnésio \mathrm{Mg} e Alumínio \mathrm{Al}
Não metálicos: Carbono \mathrm{C}, Nitrogênio \mathrm{N}, Oxigênio \mathrm{O}, Enxofre \mathrm{S} e Cloro \mathrm{Cl}
Para o ferro: \mathrm{Fe}^{2+} (configuração 3d^6) \to 4 elétrons desemparelhados \mathrm{Fe}^{3+} (configuração 3d^5) \to 5 elétrons desemparelhados

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