Escreva a configuração eletrônica dos átomos dos elementos abaixo (átomos neutros isolados) e prediga a carga mais provável, em cada caso, se íons forem formados:
Cs

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para o átomo neutro isolado de césio (Cs):
  • Escrever a configuração eletrônica do átomo.
  • Predizer a carga mais provável caso formem-se íons (qual íon é mais estável/mais provável).
Informações relevantes que vou usar (tiradas da tabela periódica / propriedades conhecidas):
  • O número atômico do césio é Z=55. Isso significa que o átomo neutro tem 55 elétrons.
  • O gás nobre precedendo o Cs na tabela é o xenônio, que tem Z=54. Vou usar a notação de núcleo eletrônico [\text{Xe}] quando for conveniente.

Passo 2

Breve revisão didática — como escrever uma configuração eletrônica (sem pular etapas):
  • Cada elétron ocupa um orbital identificado por (n,\ell), onde n é o número quântico principal (nível principal) e \ell é o tipo de orbital (s, p, d, f).
  • A ordem de preenchimento (princípio de Aufbau) costuma ser escrita como: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,\dots — essa sequência vale porque leva em conta a energia aproximada dos subníveis.
  • Em notação, escreve-se por exemplo \,1s^2 para dizer que o subnível 1s tem 2 elétrons. A soma das potências deve dar Z.
  • Para átomos grandes é prático usar a notação do gás nobre anterior: [\text{Xe}] indica todos os elétrons até Z=54 já agrupados.

Passo 3

Montagem passo a passo da configuração eletrônica do Cs ( Z=55) — vou mostrar a forma expandida e a forma com núcleo [\text{Xe}].
  1. Preencher até o xenônio ( Z=54). Isso corresponde à configuração do xenônio, que em forma expandida é
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6.
Em notação encurtada, escrevemos isso como [\text{Xe}].
  1. Como o césio tem um elétron a mais ( 55^\text{º}º elétron), esse elétron ocupa o subnível de menor energia disponível após o [\text{Xe}], que é o 6s. Assim o elétron adicional vai para 6s.
Portanto a configuração expandida do Cs neutro é
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6\,6s^1.
Em notação com o gás nobre fica simplesmente
[\text{Xe}]\,6s^1.

Passo 4

Explicação didática e física por que esse elétron determina o comportamento iônico (por que carga +1):
  • O elétron mais externo é o único no subnível \,6s^1. Esse elétron está relativamente longe do núcleo (nível n=6) e é fortemente blindado pelos elétrons internos (os 54 elétrons do núcleo [\text{Xe}]). Isso reduz a atração efetiva do núcleo sobre esse elétron.
  • Em átomos grandes e metais alcalinos (grupo 1 da tabela), remover esse único elétron externo custa pouca energia (primeira energia de ionização baixa). Remover esse elétron deixa uma configuração eletrônica estável de gás nobre: [\text{Xe}].
  • A equação de ionização simples é
\text{Cs} \longrightarrow \text{Cs}^+ + e^-,
onde \text{Cs}^+ tem a configuração [\text{Xe}].

Passo 5

Por que outros íons (como \text{Cs}^{2+}) são improváveis na prática:
  • Para formar \text{Cs}^{2+} seria necessário remover um elétron de dentro do núcleo eletrônico [\text{Xe}] (ou seja, uma elétron já ligado fortemente), o que exige uma energia de ionização muito maior. Em geral há um grande salto entre a primeira e a segunda energias de ionização em metais alcalinos.
  • Portanto o íon mais estável e mais provável em condições químicas normais é \text{Cs}^+ (carga +1).

Resposta

Configuração eletrônica: [\text{Xe}]\,6s^1 (expandida: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^6\,6s^1)
Carga iônica mais provável: +1 (formando \text{Cs}^+, com configuração [\text{Xe}]).

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