Escreva a configuração eletrônica dos átomos e íons
,
e
.
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva a configuração eletrônica (no estado fundamental) dos seguintes átomos e íons:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
e
.
Informações relevantes dadas implicitamente pelo enunciado:
- Cada símbolo é um átomo (neutro) ou íon (com carga indicada).
- Espera-se a configuração eletrônica no estado fundamental (menor energia).
- Não há figuras ou tabelas extras; devo usar as regras usuais de preenchimento de orbitais e as exceções conhecidas para elementos de transição.
Passo 2
Conceitos e regras que vou usar (explicadas passo a passo, sem pular etapas):
- Ordem de preenchimento (princípio de Aufbau em linguagem prática).
A sequência de orbitais (do mais baixo para o mais alto, até os níveis pedidos) pode ser lembrada por:
Isto significa que, ao preencher elétrons num átomo neutro em ordem de energia, colocamos primeiro em
, depois
, etc.
- Capacidade de cada subtipo:
-
comporta no máximo elétrons. -
comporta no máximo elétrons. -
comporta no máximo elétrons. -
comporta no máximo elétrons.
- Princípio de Pauli e Regra de Hund (breve):
- Pauli: cada orbital pode ter no máximo 2 elétrons com spins opostos.
- Hund: dentro de um conjunto de orbitais degenerados (por exemplo, os cinco orbitais
), distribuímos elétrons com spins paralelos antes de parear, para minimizar energia.
-
Ordem de remoção de elétrons em íons (regra importante para elementos de transição):
Quando retiramos elétrons para formar cátions, removemos primeiro os elétrons do orbital com maior número quântico principal. Para elementos de transição de blocos , isso significa que os elétrons (por exemplo ) são removidos antes dos (por exemplo ). Em outras palavras: ao ionizar, se houver elétrons em e , tira-se primeiro dos . -
Exceções conhecidas (muito úteis para provas):
- Alguns elementos de transição preferem arranjos de meia-camada
ou de completa por estabilidade extra. Exemplos clássicos: -
(Z ) tem configuração neutra (não ). -
(Z ) tem configuração neutra (não ). -
(Z ) é especialmente anômalo: sua configuração é (com ). - Outros elementos de 4d como
costumam apresentar (há pequenas variações na literatura, mas essa é a forma comum aceita).
Explico o “porquê” brevemente: promover um elétron do orbitalpara completar ou meio-completar a camada pode diminuir a energia total devido a estabilidade extra de subcamadas e .
-
Passo 3
Primeiro vou listar as configurações neutras (estado fundamental) dos elementos de interesse — isso serve de ponto de partida para formar os íons, removendo elétrons conforme a regra de remoção.
Vou anotar o número atômico
ao lado para checar contagem dos elétrons.
-
( ): configuração neutra (Total:elétrons.) -
( ): (Total.) -
( ) — exceção: (Meia-camadamais estável.) -
( ): -
( ) — exceção notável: (Aqui.) -
( ) — exceção: -
( ): -
( ) — forma comum aceita: -
( ) — costuma ser: -
( ):
Observação: essas são as configurações neutras padrão no estado fundamental, com exceções anotadas. Agora uso-as para construir os íons pedindo remoção de elétrons conforme a carga.
Passo 4
-
neutro tem , configuração . -
significa remover 4 elétrons. Pela regra de remoção, tiramos primeiro os elétrons (2 elétrons) e depois os (2 elétrons). - Removendo esses 4 elétrons chegamos a apenas os
elétrons do gás nobre argônio.
Portanto:
Passo 5
-
neutro: . -
remove 2 elétrons. Retiramos primeiro os (2 elétrons), ficando com os intactos.
Portanto:
Passo 6
-
neutro: (lembre da exceção). -
significa remover 5 elétrons. Primeiro removemos o único elétron (ficamos com ), depois removemos 4 elétrons adicionais dos , deixando . - Contagem alternativa:
, elétrons; corresponde a , mais 1 elétron configura (o elétron extra ocupa e não num cátion altamente oxidado).
Portanto:
Passo 7
- Já listei
neutro como . - Explicação curta: depois de
(18 elétrons) sobram elétrons para preencher e ; pela ordem preenche com 2 e com 8.
Portanto:
Passo 8
-
é uma exceção notória. Em vez de , a configuração observada experimentalmente é
- A ideia é que promover os elétrons para completar
é energeticamente favorecido; o orbital fica vazio no estado fundamental.
Passo 9
- Já mostrei, mas repito com ênfase na física: a configuração mais estável observada é
- Motivo prático para prova: meia-camada
tem estabilidade extra, por isso um elétron salta de para .
Passo 10
-
neutro: . -
remove 3 elétrons. Removemos primeiro o (1 elétron) ficando , depois removemos 2 elétrons dos , resultando em . - Contagem:
, elétrons; (18) + = 26, consistente com .
Portanto:
Passo 11
-
tem . A configuração padrão é
- Explicação: após
(18), sobram 8 elétrons para e : recebe 2, recebe 6.
Passo 12
-
(ruthenium, ) tem configuração comumente aceita:
- Observação: algumas fontes podem apresentar pequenas variações, mas a forma
é a geralmente usada para o estado fundamental.
Passo 13
-
tem . A configuração observada é
- Motivo: completar
confere estabilidade, assim um elétron fica em só.
Passo 14
-
neutro é . -
tem uma carga , então remove-se um elétron. Pela regra de remoção removemos primeiro dos . - Assim, tirando um elétron de
obtemos .
Portanto: