Escreva abaixo a configuração eletrônica no estado fundamental para os seguintes átomos: a) Ag b) Cr c) Au. Explique a anomalia que ocorre em relação ao diagrama de energia.

Passo 1

O enunciado pede para escrevermos as configurações eletrônicas no estado fundamental dos átomos de prata (Ag), cromo (Cr) e ouro (Au) e explicar por que, no diagrama de energia de orbitais, eles não seguem estritamente a ordem predita pelo princípio de Aufbau (ordem de preenchimento 1s,2s,2p,3s,\dots). Vamos precisar lembrar da sequência geral de níveis e da estabilidade extra de subshells meio-cheios d^5 ou totalmente cheios d^{10}.

Passo 2

O princípio de Aufbau nos diz que, em primeira aproximação, as orbitais se enchem pela ordem crescente da soma n+\ell, e em caso de empate pelo menor n. Assim surge a sequência
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\;5s,\;4d,\;5p,\;6s,\;4f,\;5d,\dots
Porém, essa regra é idealizada e orbital d meio-cheio ou cheia ganha estabilidade adicional, às vezes “roubando” elétrons de s.

Passo 3

Para o cromo \mathrm{Cr}, Z=24, o Aufbau simples daria
[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^4.
Mas um d-semi-cheio 3d^5 é especialmente estável devido à simetria de troca. Então um elétron do 4s promove-se para 3d, resultando
[\mathrm{Ar}]\,4s^1\,3d^5.

Passo 4

Para a prata \mathrm{Ag}, Z=47, o Aufbau simples indicaria
[\mathrm{Kr}]\,5s^2\,4d^9.
Contudo, um subshell 4d totalmente cheio 4d^{10} é energeticamente mais favorável. Assim um elétron do 5s desloca-se para 4d, ficando
[\mathrm{Kr}]\,5s^1\,4d^{10}.

Passo 5

Para o ouro \mathrm{Au}, Z=79, a ordem básica seria
[\mathrm{Xe}]\,6s^2\,4f^{14}\,5d^9.
Mas de novo a estabilidade extra de um d cheio 5d^{10} leva à promoção de um elétron de 6s para 5d. Temos ainda efeitos relativísticos que contraem o orbital s e expandem o d, reforçando a anomalia. O resultado é
[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^1.

Resposta

a) \mathrm{Ag}:\;[\mathrm{Kr}]\,5s^1\,4d^{10}.
b) \mathrm{Cr}:\;[\mathrm{Ar}]\,4s^1\,3d^5.
c) \mathrm{Au}:\;[\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^1.

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