Quais os elementos que possuem as seguintes configurações no estado fundamental: [\mathrm{Kr}] 4 \mathrm{~d}^{\prime} 5 s^{\prime} ;[\mathrm{Ne}] 3 s^{2} 3 p^{\prime} ;[\mathrm{Ar}] 4 s^{2}.

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:
  • [\mathrm{Kr}]\,4d'5s'
  • [\mathrm{Ne}]\,3s^{2}3p'
  • [\mathrm{Ar}]\,4s^{2}
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 d' significa d^{1} e s' significa s^{1}. Contudo, é comum também que, por erro de digitação, o autor quisesse escrever 5s^{2} em vez de 5s'. 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 [\mathrm{Ne}]3s^{2}3p^{1} significa que se começa com o total de elétrons do gás nobre indicado e se somam os elétrons das camadas seguintes. O número atômico Z do elemento é Z(\text{gás nobre})á mais o número de elétrons escritos depois.
  • Números atômicos dos gases nobres usados aqui:
    • Z(\mathrm{Ne}) = 10.
    • Z(\mathrm{Ar}) = 18.
    • Z(\mathrm{Kr}) = 36.
  • Método: para cada configuração, somar os elétrons indicados após o gás nobre para obter Z e então identificar o elemento com esse Z. Depois verificar se essa configuração é compatível com o estado fundamental conhecido (regra de Aufbau, Hund e exceções conhecidas).

Passo 3

Resolver [\mathrm{Ne}]\,3s^{2}3p' (segunda configuração listada).
  • Interpretando 3p' como 3p^{1}.
  • Número de elétrons além de \mathrm{Ne}: 3s^{2} 2 elétrons e 3p^{1} 1 elétron, total 2+1=3.
  • Logo o número atômico é Z = Z(\mathrm{Ne}) + 3 = 10 + 3 = 13.
  • O elemento com Z=13 é o alumínio, \mathrm{Al}.
  • Verificação de estado fundamental: a configuração conhecida do estado fundamental do alumínio é de fato [\mathrm{Ne}]\,3s^{2}3p^{1},portanto está correta.

Passo 4

Resolver [\mathrm{Ar}]\,4s^{2} (terceira configuração listada).
  • Interpretando 4s^{2} literal: número de elétrons além de \mathrm{Ar} é 2.
  • Então Z = Z(\mathrm{Ar}) + 2 = 18 + 2 = 20.
  • O elemento com Z=20 é o cálcio, \mathrm{Ca}.
  • Verificação de estado fundamental: a configuração do estado fundamental do cálcio é [\mathrm{Ar}]\,4s^{2},portanto está correta.

Passo 5

Resolver [\mathrm{Kr}]\,4d'5s' (primeira configuração listada) e tratar a ambiguidade.
  • Interpretação 1 (mais literal do prime): 4d'5s' = 4d^{1}5s^{1}.
    • Elétrons além de \mathrm{Kr}: 1+1=2.
    • Então Z = Z(\mathrm{Kr}) + 2 = 36 + 2 = 38.
    • O elemento com Z=38 é estrôncio, \mathrm{Sr}.
    • Verificação de estado fundamental: a configuração conhecida do estrôncio no estado fundamental é [\mathrm{Kr}]\,5s^{2},não [\mathrm{Kr}]\,4d^{1}5s^{1}. Portanto [\mathrm{Kr}]\,4d^{1}5s^{1} 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).
  • Interpretação 2 (possível intenção original): talvez o autor pretendesse escrever 4d^{1}5s^{2} (erro de digitação que deixou primes no lugar do ^{1} e ^{2}). Se for [\mathrm{Kr}]\,4d^{1}5s^{2},então elétrons além de \mathrm{Kr}: 1+2=3, e Z = 36 + 3 = 39.O elemento com Z=39 é o ítrio, \mathrm{Y}.
    • Verificação de estado fundamental: a forma usual de escrever a configuração do ítrio é [\mathrm{Kr}]\,5s^{2}4d^{1},que é equivalente (ordem das subcamadas pode variar), portanto \mathrm{Y} tem essa configuração no estado fundamental.
  • Conclusão sobre a ambiguidade: se os primes significam expoentes 1 (interpretação literal), o cálculo dá \mathrm{Sr} 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 \mathrm{Y} com [\mathrm{Kr}]\,4d^{1}5s^{2}.

Passo 6

Resumo e escolha das respostas mais prováveis para o enunciado (levando em conta o pedido explícito por configurações “no estado fundamental”):
  • Para [\mathrm{Ne}]\,3s^{2}3p' a interpretação natural 3p^{1} leva a Z=13 que é \mathrm{Al}, e essa é a configuração de estado fundamental do alumínio.
  • Para [\mathrm{Ar}]\,4s^{2} obtemos Z=20 que é \mathrm{Ca}, e essa é a configuração de estado fundamental do cálcio.
  • Para [\mathrm{Kr}]\,4d'5s' há ambiguidade:
    • Se o enunciado quis dizer 4d^{1}5s^{2} (configuração comum para o grupo d), o elemento no estado fundamental é \mathrm{Y} ( Z=39).
    • Se o enunciado realmente indicou 4d^{1}5s^{1}, isso corresponderia a Z=38 ( \mathrm{Sr}), porém \mathrm{Sr} tem no estado fundamental [\mathrm{Kr}]5s^{2}, então a configuração dada não bate com o estado fundamental conhecido.
Como a pergunta pede configurações “no estado fundamental”, a leitura mais coerente é que o autor pretendia o caso 4d^{1}5s^{2}, logo o elemento é o ítrio \mathrm{Y}.

Resposta

\mathrm{Y}
\mathrm{Al}
\mathrm{Ca}

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