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:
P

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para o elemento P (fósforo), considerando o átomo neutro isolado:
  • Escrever a configuração eletrônica do átomo neutro.
  • Predizer a carga mais provável que o átomo formaria se virasse íon.
Informações relevantes que vamos usar:
  • Número atômico do fósforo: Z=15.
  • Como o átomo é neutro, o número de elétrons é igual a Z, ou seja, 15 elétrons.

Passo 2

Breve revisão das regras que vou usar (explicadas de forma calma e prática):
  • Princípio de Aufbau (regra de ocupação): os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia. Uma forma prática de lembrar a ordem é: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p\\ \text{(e assim por diante)}.Isso vem da regra de Madelung (ordem de n+\ell) mas não precisa decorar tabela complicada: a sequência acima é suficiente para átomos leves.
  • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por exemplo, os três orbitais 3p), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.
  • Definição prática de elétrons de valência: são os elétrons no nível de maior número quântico principal n (para fósforo, n=3, ou seja, os elétrons 3s e 3p) — esses é que participam das reações e formam íons.

Passo 3

Vamos preencher os 15 elétrons seguindo a ordem de energia e contando passo a passo (sempre mostrando quantos elétrons acumulados):
  • Primeiro, preencher o orbital 1s: cada orbital s leva até 2 elétrons. 1s^2 \quad\text{(acumulado: }2\text{ elétrons)}é
  • Depois 2s: 2s^2 \quad\text{(acumulado: }4\text{ elétrons)}é
  • Depois 2p (o subnível 2p tem capacidade 6): 2p^6 \quad\text{(acumulado: }10\text{ elétrons)}é
  • Em seguida 3s: 3s^2 \quad\text{(acumulado: }12\text{ elétrons)}é
  • Finalmente 3p. Faltam 15-12=3 elétrons, que entrarão nos orbitais 3p. Aplicando Hund, cada um ocupa um orbital 3p separado com spins paralelos: 3p^3 \quad\text{(acumulado: }15\text{ elétrons)}é
Portanto a configuração completa fica:
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3.

Passo 4

É comum escrever a configuração usando o gás nobre anterior como atalho. O gás nobre com 10 elétrons é o neônio, [Ne], cuja configuração é 1s^2\,2s^2\,2p^6. Assim a configuração do fósforo pode ser abreviada:
[Ne]\;3s^2\,3p^3.

Passo 5

Quantos elétrons de valência tem o fósforo? Olhando para a camada de maior n (a terceira camada), temos:
3s^2\,3p^3 \Rightarrow 2+3=5\\ \text{elétrons de valência.}éê
Esses 5 elétrons determinam como o átomo tende a ganhar/perder elétrons para formar íons.

Passo 6

Previsão da carga iônica mais provável (explicação didática e intuitiva):
  • Para alcançar a configuração de gás nobre mais próxima (octeto estável), o fósforo pode:
    • Ganhar 3 elétrons para completar 3p e obter a configuração de argônio (3s^2\,3p^6). Isso forma o ânion \mathrm{P}^{3-}.
    • Alternativamente poderia perder elétrons (por exemplo perder 3 elétrons dos orbitais 3s e 3p daria \mathrm{P}^{3+}, ou perder 5 daria \mathrm{P}^{5+}), mas perder vários elétrons é energeticamente custoso porque requer muitas energias de ionização sucessivas.
  • Na prática química real:
    • Em sais iônicos com metais mais eletropositivos, o fósforo aparece frequentemente como o íon \mathrm{P}^{3-} (chamado fosfeto), por exemplo em Mg_3P_2.
    • Estados de oxidação positivos como +3 e +5 são comuns em compostos covalentes (por exemplo PCl_3 e PCl_5), mas essas não são formas simples de íon isolado estável em solução aquosa; são estados de oxidação em compostos covalentes.
  • Conclusão física-qualitativa: para formação de íon simples e estável em compostos iônicos, a carga mais provável é \mathrm{P}^{3-}, pois completar o octeto (ganhar 3 elétrons) é energeticamente favorecido frente à perda de vários elétrons.

Resposta

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3 \text{(abreviado: }[Ne]\;3s^2\,3p^3\text{)}
\mathrm{P}^{3-} (carga mais provável ao formar íon)

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