Quais os elementos que possuem as seguintes configurações no estado fundamental:
.
Passo 1
Primeiro vamos deixar claro o que o enunciado dá e o que ele pede. O enunciado fornece três configurações eletrônicas (usando notação de gás nobre) e pede os elementos que têm essas configurações no estado fundamental:
Observação importante (ambiguidade): a notação com prime (apóstrofo) não é padrão para expoentes; vou interpretar que um prime indica um elétron isolado, isto é, que
significa
e
significa
. Contudo, é comum também que, por erro de digitação, o autor quisesse escrever
em vez de
. Vou discutir ambas as interpretações no passo apropriado e indicar claramente qual interpretação uso para dar a resposta final.
Passo 2
Explicação da notação e estratégia de identificação (aula rápida):
- Notação de gás nobre: escrever algo como
significa que se começa com o total de elétrons do gás nobre indicado e se somam os elétrons das camadas seguintes. O número atômico do elemento é mais o número de elétrons escritos depois. - Números atômicos dos gases nobres usados aqui:
-
. -
. -
.
-
- Método: para cada configuração, somar os elétrons indicados após o gás nobre para obter
e então identificar o elemento com esse . Depois verificar se essa configuração é compatível com o estado fundamental conhecido (regra de Aufbau, Hund e exceções conhecidas).
Passo 3
Resolver
(segunda configuração listada).
- Interpretando
como . - Número de elétrons além de
: dá elétrons e dá elétron, total . - Logo o número atômico é
- O elemento com
é o alumínio, . - Verificação de estado fundamental: a configuração conhecida do estado fundamental do alumínio é de fato
portanto está correta.
Passo 4
Resolver
(terceira configuração listada).
- Interpretando
literal: número de elétrons além de é . - Então
- O elemento com
é o cálcio, . - Verificação de estado fundamental: a configuração do estado fundamental do cálcio é
portanto está correta.
Passo 5
Resolver
(primeira configuração listada) e tratar a ambiguidade.
- Interpretação 1 (mais literal do prime):
= . - Elétrons além de
: . - Então
- O elemento com
é estrôncio, . - Verificação de estado fundamental: a configuração conhecida do estrôncio no estado fundamental é
não . Portanto NÃO corresponde à configuração de estado fundamental de um elemento neutro estável (é uma configuração possível em estados excitados ou íons, mas não a do estado fundamental do Sr).
- Elétrons além de
- Interpretação 2 (possível intenção original): talvez o autor pretendesse escrever
(erro de digitação que deixou primes no lugar do e ). Se for então elétrons além de : , e O elemento com é o ítrio, . - Verificação de estado fundamental: a forma usual de escrever a configuração do ítrio é
que é equivalente (ordem das subcamadas pode variar), portanto tem essa configuração no estado fundamental.
- Verificação de estado fundamental: a forma usual de escrever a configuração do ítrio é
- Conclusão sobre a ambiguidade: se os primes significam expoentes
(interpretação literal), o cálculo dá mas essa configuração não é a configuração de estado fundamental conhecida. Se a intenção era a configuração típica do grupo do ítrio, então o elemento correto é com .
Passo 6
Resumo e escolha das respostas mais prováveis para o enunciado (levando em conta o pedido explícito por configurações “no estado fundamental”):
- Para
a interpretação natural leva a que é , e essa é a configuração de estado fundamental do alumínio. - Para
obtemos que é , e essa é a configuração de estado fundamental do cálcio. - Para
há ambiguidade: - Se o enunciado quis dizer
(configuração comum para o grupo ), o elemento no estado fundamental é ( ). - Se o enunciado realmente indicou
, isso corresponderia a ( ), porém tem no estado fundamental , então a configuração dada não bate com o estado fundamental conhecido.
- Se o enunciado quis dizer
Como a pergunta pede configurações “no estado fundamental”, a leitura mais coerente é que o autor pretendia o caso
, logo o elemento é o ítrio
.