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
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
. Isso significa que o átomo neutro tem elétrons. - O gás nobre precedendo o Cs na tabela é o xenônio, que tem
. Vou usar a notação de núcleo eletrônico quando for conveniente.
Passo 2
Breve revisão didática — como escrever uma configuração eletrônica (sem pular etapas):
- Cada elétron ocupa um orbital identificado por
, onde é o número quântico principal (nível principal) e é o tipo de orbital (s, p, d, f). - A ordem de preenchimento (princípio de Aufbau) costuma ser escrita como:
— essa sequência vale porque leva em conta a energia aproximada dos subníveis. - Em notação, escreve-se por exemplo
para dizer que o subnível tem elétrons. A soma das potências deve dar . - Para átomos grandes é prático usar a notação do gás nobre anterior:
indica todos os elétrons até já agrupados.
Passo 3
Montagem passo a passo da configuração eletrônica do Cs (
) — vou mostrar a forma expandida e a forma com núcleo
.
- Preencher até o xenônio (
). Isso corresponde à configuração do xenônio, que em forma expandida é
Em notação encurtada, escrevemos isso como
.
- Como o césio tem um elétron a mais (
elétron), esse elétron ocupa o subnível de menor energia disponível após o , que é o . Assim o elétron adicional vai para .
Portanto a configuração expandida do Cs neutro é
Em notação com o gás nobre fica simplesmente
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
. Esse elétron está relativamente longe do núcleo (nível ) e é fortemente blindado pelos elétrons internos (os elétrons do núcleo ). 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:
. - A equação de ionização simples é
onde
tem a configuração
.
Passo 5
Por que outros íons (como
) são improváveis na prática:
- Para formar
seria necessário remover um elétron de dentro do núcleo eletrônico (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
(carga ).
Resposta
Configuração eletrônica:
(expandida:
)
Carga iônica mais provável: (formando
, com configuração
).
Carga iônica mais provável: