Os elementos 21 a 29, 39 a 47 e 72 a 79 são conhecidos como elementos de transição. Qual características comuns apresenta a distribuição de elétrons na eletrosfera destes elementos?

Passo 1

O enunciado diz que os elementos de \,21 a \,29, \,39 a \,47 e \,72 a \,79 são chamados de elementos de transição e pergunta qual característica comum apresentam na distribuição de elétrons na eletrosfera.
Informações dadas (retomando em forma clara):
  • Faixas de elementos: \,21\!-\!29, \,39\!-\!47, \,72\!-\!79.
  • Pergunta: característica comum da distribuição eletrônica (como os elétrons estão distribuídos em suas camadas/subníveis).

Passo 2

Vamos lembrar, devagar e sem pressa, o que é importante sobre camadas e subníveis eletrônicos.
  • Cada elétron ocupa um orbital que pertence a um subnível identificado por s,p,d,f.
  • Os subníveis têm capacidades diferentes: s comporta até 2 elétrons, p até 6, d até 10 e f até 14.
  • A ordem de preenchimento (princípio de Aufbau) indica em que subnível os elétrons vão entrando à medida que aumentamos o número atômico. Não memorize só a ordem: entenda que, para os elementos que interessam aqui, os elétrons estão preenchendo orbitais d cuja energia é parecida com a do subnível s da camada mais externa.

Passo 3

Princípios que usamos para montar configurações eletrônicas (explicados simples):
  • Princípio de Aufbau: preencher primeiro os orbitais de menor energia.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (como os cinco orbitais d), primeiro coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.
    Esses três princípios nos permitem escrever a distribuição eletrônica de qualquer átomo.

Passo 4

Agora a parte central para “elementos de transição”: onde entram seus últimos elétrons?
  • Nos elementos indicados, os elétrons de valência vão ocupando subníveis d de uma camada imediatamente anterior à camada externa. Escrevemos isso em forma geral como (n-1)d para o subnível d e ns para o subnível s mais externo.
  • Portanto, a distribuição eletrônica típica desses elementos tem elétrons nos orbitais d — isto é a marca deles: preenchimento progressivo do subnível (n-1)d.

Passo 5

Expressão geral e explicação do que isso significa na prática:
  • A configuração eletrônica geral dos elementos de transição neutros costuma ser
(n-1)d^{1-10}\;ns^{0-2},
onde n é o número quântico principal da camada externa.
  • Interpretação: os elétrons vão ocupando o subnível (n-1)d (podendo ter de 1 até 10 elétrons nele) enquanto o subnível ns pode ter 0, 1 ou 2 elétrons dependendo do átomo e de pequenas rearrumações energéticas.

Passo 6

Observações práticas e exceções importantes (para a prova):
  • Em muitos casos, ao escrever a configuração “padrão” fala-se em ns^2 para o átomo neutro, mas há exceções notórias (por exemplo \text{Cr} e \text{Cu} na primeira série: \text{Cr} tende a [Ar]\;3d^5\;4s^1 e \text{Cu} tende a [Ar]\;3d^{10}\;4s^1). Essas exceções ocorrem porque meios com subníveis d meio-cheios ou totalmente cheios têm estabilidade extra.
  • Nos íons, os elétrons ns são retirados antes dos (n-1)d. Logo, embora o átomo neutro possa ter ns^2, o cátion frequentemente termina com ns^0 e com eletróns remanescentes em d (por isso se fala que “os metais de transição têm d incompleto em pelo menos um de seus estados de oxidação”).

Passo 7

Consequências úteis para reconhecer e justificar respostas na prova (truques rápidos):
  • Se um elemento tem seus últimos elétrons entrando em um subnível d de uma camada anterior (por exemplo [Ar]\;3d^x\;4s^y), é um elemento de transição.
  • Escreva sempre a configuração usando a notação de gás nobre para ficar limpo (ex.: \text{Fe}:\\ [Ar]\;3d^6\;4s^2).
  • Lembre-se: a característica pedida é sobre a distribuição eletrônica — então cite explicitamente que há preenchimento do subnível d (n-1)d e, se quiser ganhar pontinho extra, mencione a forma geral (n-1)d^{1-10}\;ns^{0-2} e a retirada preferencial de ns em íons.

Passo 8

Exemplos concretos (rapidamente, pra você gravar):
  • \text{Sc} ( Z=21): [Ar]\;3d^1\;4s^2. Tem elétron no 3d.
  • \text{Cu} ( Z=29): [Ar]\;3d^{10}\;4s^1 (exceção típica: d cheio).
  • \text{Y} ( Z=39): [Kr]\;4d^1\;5s^2. Últimos elétrons em 4d.
  • \text{Ag} ( Z=47): [Kr]\;4d^{10}\;5s^1 (exceção análoga a \text{Cu}).
  • \text{Hf} ( Z=72): [Xe]\;4f^{14}\;5d^2\;6s^2. Aqui aparece o 5d sendo preenchido (nota a presença de 4f^{14} por causa dos lantanídeos entre).
    Esses exemplos mostram o padrão: elétrons ocupando subnível d.

Passo 9

Resumo final da ideia principal (para decorar e não errar no exame):
  • A característica comum é que esses elementos têm elétrons ocupando o subnível d da eletrosfera, ou seja, o preenchimento progressivo do subnível (n-1)d. Isso pode ser escrito de forma geral como
(n-1)d^{1-10}\;ns^{0-2},
com algumas exceções por estabilidade de configurações meio-cheias ou cheias. Essa distribuição explica também a variabilidade dos estados de oxidação, cores e propriedades magnéticas desses elementos.

Resposta

Possuem elétrons ocupando o subnível d (preenchimento progressivo do (n-1)d); em geral a configuração é (n-1)d^{1-10}\;ns^{0-2}, com algumas exceções (ex.: \text{Cr},\text{Cu},\text{Ag},\text{Au}) para estabilizar subníveis meio-cheios ou cheios.

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