Dentre os conjuntos de números quânticos (
) apresentados nas alternativas a seguir, um deles representa números quânticos não permitidos para os elétrons da subcamada mais energética do
, um íon indispensável para a sustentação da vida dos mamíferos, pois está diretamente relacionado com a respiração desses animais.
Dados: Fe:
;
Esse conjunto descrito corresponde a:
a)
Resolução:
b)
c)
d)
Dados: Fe:
Esse conjunto descrito corresponde a:
a)
b)
c)
d)
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede. Dados do enunciado:
- Número atômico:
(para o ferro, Fe). - Íon:
. - O enunciado pergunta: dentre os conjuntos de números quânticos
das alternativas, qual conjunto representa números quânticos NÃO PERMITIDOS para elétrons da subcamada mais energética de .
As opções fornecidas são:
- a)
- b)
- c)
- d)
Passo 2
Determinar quantos elétrons tem
. O ferro neutro tem
elétrons. Ao formar
remove-se
elétrons:
Logo
tem
elétrons.
Passo 3
Achar a configuração eletrônica (de forma prática) para Fe neutro e depois para
.
- Ferro neutro (Fe): configuração conhecida (regra de Aufbau) é
. - Ao formar cátions, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais com maior número quântico principal
. Assim, ao formar os dois elétrons removidos vêm do , não do . Portanto:
Isso nos diz que a subcamada mais energética (a mais externa e ocupada) em
é a subcamada
.
Passo 4
Identificar a subcamada mais energética em termos de números quânticos. Para a subcamada
temos:
-
(número quântico principal), -
(para orbitais , ).
Portanto os elétrons da subcamada mais energética têm
e
.
Passo 5
Lembrar os limites permitidos para os números quânticos:
-
é inteiro positivo: . -
inteiro com . Para : . -
(número quântico magnético) assume valores inteiros de até em passos de 1. Portanto, para :
-
(spin) só pode ser ou : .
Qualquer conjunto que viole esses limites é proibido para um elétron na subcamada
.
Passo 6
Verificar cada alternativa contra as regras acima.
-
a)
: aqui (ok), (ok), (está em , ok), (ok). Conjunto permitido. -
b)
: (ok), (ok), (está em , ok), (ok). Conjunto permitido. -
c)
: (ok), (ok), (ok), (ok). Conjunto permitido. -
d)
: (ok), (ok), . Porém para o mínimo é ; está fora do intervalo permitido. Logo esse conjunto NÃO é permitido para um elétron da subcamada .
Passo 7
Conclusão: a única alternativa que fornece números quânticos não permitidos para elétrons da subcamada mais energética de
é a alternativa d).
Resposta
d)