Escreva a configuração eletrônica de cada um dos seguintes íons e determine quais têm configurações de gás nobre:
\mathrm{Mn}^{3+}
\mathrm{Mn}^{3+}
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o íon
:
- Escrever a configuração eletrônica do íon
. - Dizer se essa configuração corresponde à configuração de um gás nobre (ou seja, se o íon tem uma camada eletrônica completamente preenchida igual a algum gás nobre).
Informações relevantes que temos (valores que usarei):
- Número atômico do manganês:
. Isso significa que o átomo neutro de Mn tem elétrons. - O processo pedido envolve remoção de elétrons (formação de cátions) a partir do átomo neutro.
Passo 2
Conceitos e regras que vou usar (explicação didática curta):
- Ordem de preenchimento (Aufbau) para preencher elétrons em átomos neutros:
. Isso diz onde os elétrons entram primeiro quando montamos um átomo neutro. - Regras de remoção de elétrons para metais de transição: ao formar cátions, os elétrons do orbital
são removidos antes dos elétrons . Ou seja, mesmo que seja preenchido antes do no átomo neutro, ao ionizar remove-se primeiro de . Motivo (resumido): depois de preenchidos, os orbitais têm energia mais baixa que e prendem melhor os elétrons; experimentalmente observa-se que é esvaziado primeiro. - Configuração de gás nobre: é uma configuração com camadas preenchidas idênticas a de um gás nobre (por exemplo
, , , , …). Ter a configuração de um gás nobre significa ter todos os orbitais da camada externa completos.
Passo 3
Configuração eletrônica do átomo neutro de Mn (vou montar passo a passo, lembrando que
):
- Preenchendo até
temos . Isso corresponde ao gás nobre (que tem elétrons). - Restam
elétrons a distribuir após . - Pela ordem de preenchimento, os próximos orbitais são
e . Colocamos primeiro em : (2 elétrons) e depois em : (os 5 elétrons restantes). - Portanto a configuração do Mn neutro é
.
Comentário didático:é também conhecida como a configuração com meio preenchido, o que dá alguma estabilidade relativa, mas isso é sobre o átomo neutro.
Passo 4
Formação do íon
: remoção de
elétrons do átomo neutro
- Regra prática para metais de transição: retirar primeiro os elétrons de
, depois de . - Retirando os primeiros
elétrons (os de menor energia relativa ao ionizar) do : - A partir de
remove-se → fica . Esse estado corresponde a .
- A partir de
- Ainda precisamos remover mais
elétron para chegar a . Esse elétron virá de : - Removendo um elétron de
dá .
- Removendo um elétron de
- Assim a configuração final para
é .
Passo 5
Escrevendo também a configuração completa (sem o atalho do gás nobre), para clareza:
- Começando em
até (com vazio):
Observação prática para a prova: é suficiente e comum escrever a forma abreviada. Lembre-se sempre de remover antes dos quando formar cátions de metais de transição.
Passo 6
Resposta à pergunta sobre configuração de gás nobre:
- A configuração
NÃO é uma configuração de gás nobre, porque ainda existem elétrons no subnível ; a configuração de um gás nobre correspondente a teria todos os orbitais preenchidos até e nenhum elétron em . - Nota adicional interessante (para motivar): para que o Mn tivesse exatamente a configuração do gás nobre
seria necessário remover elétrons (ficar com elétrons), ou seja formar , que tem configuração — essa oxidação +7 existe em compostos como o íon (permanganato), onde efetivamente o Mn está no estado +7. Mas (com ) não é um gás nobre.