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:
Ga
Ga
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o átomo neutro isolado de gálio:
- Escrever a configuração eletrônica do átomo neutro de gálio.
- Prever a carga mais provável, caso íons sejam formados (ou seja, qual íon é mais esperado).
Informação necessária que usarei (retirada da tabela periódica / dados conhecidos):
- Número atômico do gálio:
(ou seja, o átomo neutro tem elétrons).
Passo 2
Conceitos e regras que vamos usar (explicados de forma prática):
- Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam orbitais de menor energia primeiro. Uma ordem prática de preenchimento útil é:
. Isso significa que, ao formar a configuração, colocamos elétrons seguindo essa sequência. - Princípio de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: em subníveis com múltiplos orbitais (por exemplo,
tem 3 orbitais, tem 5), os elétrons ocupam orbital por orbital com spins paralelos antes de emparelhar. - Importante sobre íons: quando metais formam cátions, os elétrons são removidos primeiro dos orbitais de maior número quântico principal
(ou seja, dos elétrons de valência, como e no caso do gálio), mesmo que, na ordem de preenchimento, o tenha sido preenchido antes do . Por isso, ao retirar elétrons, normalmente se perdem os elétrons e antes dos .
Passo 3
Construindo a configuração eletrônica do gálio passo a passo:
- Começamos preenchendo até o gás nobre argônio
, que corresponde a elétrons. Então já contabilizamos elétrons. - Depois de
vêm os orbitais , que podem receber até elétrons. Colocamos elétrons em : isso nos leva a elétrons. - Faltam
elétrons para completar os . Esses ocupam os orbitais de mais alta energia seguintes: primeiro com elétrons e depois com elétron.
Verificando a soma:
Portanto, escrevendo em notação compacta com o gás nobre
, a configuração eletrônica do átomo neutro de gálio é
Passo 4
Entendendo quais elétrons são removidos ao formar cátions (intuição prática):
- Os elétrons de valência do gálio são os do nível
, isto é, os elétrons em e . - Ao oxidar (formar cátions), o gálio tende a perder primeiro o elétron em
e depois os dois em , se continuar perdendo elétrons. Os elétrons são mais internos e muito mais difíceis de remover, portanto permanecem na maioria dos cátions comuns.
Passo 5
Previsão das cargas e configurações dos íons mais prováveis:
- Perder um elétron (remoção do elétron
) dá o cátion com configuração
- Perder três elétrons (remoção de
e dos dois elétrons ) dá o cátion com configuração
Passo 6
Qual carga é mais provável na prática? (explicação química curta e intuitiva)
- O estado de oxidação mais comum e estável para o gálio é
. Isso ocorre porque ao atingir o átomo alcança a configuração , que é relativamente estável (camada cheia). - O estado
também existe em compostos (por exemplo, alguns haletos), mas é menos comum do que . Em resumo, espere que o gálio forme preferencialmente o cátion .
Resposta
Configuração eletrônica (átomo neutro):
Carga mais provável ao formar íons: (estado
também possível, porém menos comum)
Carga mais provável ao formar íons: