Um elemento químico de número atômico 26 . Na distribuição eletrônica desse * átomo no estado fundamental, qual o subnível mais energético e o subnível mais externo, respectivamente?
Passo 1
O enunciado dá o número atômico
(ou seja, o átomo tem
elétrons) e pede: qual é o subnível mais energético e qual é o subnível mais externo na distribuição eletrônica desse átomo no estado fundamental. As alternativas oferecidas são (repetindo em ordem):
Vou usar apenas as informações do enunciado:
e as alternativas acima. A resposta final deve indicar primeiro o subnível mais energético e depois o subnível mais externo, respectivamente.
Passo 2
Vamos montar a configuração eletrônica do átomo com
passo a passo (relembrando as regras básicas, no bom estilo amigo que explica devagar).
Regras rápidas e úteis:
- Cada elétron ocupa um orbital obedecendo ao princípio de Aufbau (ordem aproximada
). - Cada orbital comporta no máximo 2 elétrons (Princípio de Pauli).
- Quando houver orbitais degenerados (mesma energia), preenche-se seguindo a regra de Hund (máximo de spins paralelos antes de emparelhar).
Agora a contagem para
:
- Camadas preenchidas até o gás nobre anterior (
) correspondem a . Isso soma elétrons. Em TeX:
- Restam
elétrons a colocar nas camadas seguintes. Pela ordem de preenchimento, o próximo é , que recebe 2 elétrons:
- Faltam
elétrons, que vão para o subnível :
Portanto a configuração eletrônica no estado fundamental é
Passo 3
Entender o que significa “subnível mais externo”.
Definição prática e simples: o subnível mais externo é o que tem o maior número quântico principal
entre os subníveis ocupados — ou seja, o que está mais “longe” do núcleo em média. Entre os subníveis ocupados aqui temos
para
e
, e
para
. Logo o subnível mais externo é
porque
é maior que
. Isso responde a parte “mais externo”.
Passo 4
Entender o que significa “subnível mais energético” (a parte que costuma gerar confusão, então vou ser bem cuidadoso).
- “Mais energético” vamos interpretar como: qual subnível ocupado tem os elétrons com energia maior (isto é, menos fortemente ligados, energia efetiva maior) no átomo no seu estado fundamental.
- Atenção: em átomos multieletrônicos a ordem de energia dos orbitais não é absoluta e depende de interações elétron-elétron; por isso há discussões e aparente contradição entre a ordem de preenchimento (onde 4s é preenchido antes de 3d) e o comportamento químico (por exemplo, 4s é geralmente removido primeiro ao formar cátions). Mesmo assim, para fins de identificação em provas e para o átomo neutro de ferro (
), o subnível é geralmente considerado energeticamente mais alto (ou seja, contém os elétrons de maior energia) quando ambos e estão ocupados no estado fundamental. Uma forma prática e aceita de ver isso é: após o preenchimento, a energia relativa entre e muda por causa da repulsão entre elétrons e penetrância; assim, o aparece como o subnível mais energético entre os ocupados no Fe neutro em muitas descrições eletroquímicas e em enunciados de exercícios.
Aplicando ao nosso caso: entre os subníveis ocupados
e
, o subnível considerado “mais energético” (no sentido de ter elétrons de energia efetivamente maior entre os ocupados) é
(Se ficar com dúvida: é normal — esse tópico é um daqueles que os livros tratam com nuances. Para as questões de prova do tipo múltipla escolha, a combinação aceita é exatamente a que estou montando:
como mais energético e
como mais externo.)
Passo 5
Resumindo a escolha entre as alternativas: a configuração do Fe é
, o subnível mais externo é
e, conforme explicado, o subnível mais energético (entre os ocupados) é
. Isso corresponde à alternativa que diz: