Escreva a configuração eletrônica completa para:
.
Passo 1
O enunciado pede: escrever a configuração eletrônica completa para
e
.
Informações dadas (implícitas e necessárias que estou usando): o número de elétrons de cada átomo é igual ao seu número atômico, portanto tem
elétrons e
tem
elétrons. A tarefa é distribuir esses elétrons em orbitais até somar o número total de elétrons de cada átomo.
Informações dadas (implícitas e necessárias que estou usando): o número de elétrons de cada átomo é igual ao seu número atômico, portanto
Passo 2
O que é um “subnível” e quantos elétrons ele comporta — fórmula e interpretação:
Um subnível é identificado pelo número quântico azimutal , que toma valores
correspondendo aos subníveis
. A capacidade máxima de elétrons de um subnível é dada por
Um subnível é identificado pelo número quântico azimutal
Explicando cada símbolo:
é o número quântico azimutal do subnível; o fator
fora vem do spin (cada orbital pode receber até 2 elétrons com spins opostos) e
é o número de orbitais nesse subnível. Aplicando a fórmula obtemos as capacidades mais usadas:
s:
elétrons, porque
.
p:
elétrons, porque
.
d:
elétrons, porque
.
f:
elétrons, porque
.
Passo 3
Regras básicas para preencher orbitais (explicadas de forma prática):
- Regra de construção (ordem de energia): preenchemos orbitais começando pelos de menor energia. A ordem prática (regra diagonal simplificada) que usaremos é
Significa que, por exemplo, o
costuma ser preenchido antes do
.
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital aceita no máximo
elétrons com spins opostos. - Regra de Hund: em orbitais degenerados (por exemplo, os três orbitais
ou os cinco ), primeiro colocamos um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar elétrons.
Observação importante sobre exceções: alguns elementos de transição (como
e
) apresentam configurações que desviam da ordem “padrão” por estabilidade extra ao ter um subnível
meio cheio ou totalmente cheio. Vou explicar isso quando resolver
.
Passo 4
Montando a configuração completa de
(
) passo a passo: vamos somar elétrons seguindo a ordem de preenchimento e respeitando as capacidades de cada subnível.
- Preenchemos
com elétrons: total acumulado . Escrevemos . -
: adiciona , total . Escrevemos . -
: adiciona , total . Escrevemos . -
: adiciona , total . Escrevemos . -
: adiciona , total . Escrevemos . -
: adiciona , total . Escrevemos . -
: agora preenchemos com , total . Escrevemos . (Note que vem depois de na ordem de energia.) -
: adiciona , total . Escrevemos . - Faltam
elétrons: entram em como , total . Escrevemos .
Agora juntando tudo na ordem de preenchimento temos a configuração completa de
:
Dica prática para a prova: conte acumulando até chegar em
. Para
deu certinho em
.
Passo 5
Montando a configuração completa de
(
) passo a passo e explicando a exceção:
Primeiro fazemos o preenchimento “padrão” seguindo a ordem:
-
: total . -
: total . -
: total . -
: total . -
: total . -
: adiciona , total . - Preencher
: ainda faltam elétrons, então colocamos e o total chega a .
Se escrevêssemos só seguindo a ordem de preenchimento teríamos
Porém, a realidade experimental (energia mais baixa do estado fundamental) mostra que o cobre prefere a configuração em que um elétron do
é promovido para completar o subnível
, resultando em
. Por que isso acontece? Explicando de forma simples e sem jargão pesado:
- Os orbitais
e têm energias muito próximas. - Um elétron movendo-se de
para pode aumentar a estabilidade porque um subnível completamente cheio ( ) tem menor energia total devido a efeitos de emparelhamento e estabilização por troca entre elétrons. - O ganho de estabilidade ao completar
compensa a perda de energia ao tirar um elétron de . Resultado: configuração final do estado fundamental do cobre é com .
Portanto, a configuração completa correta e comumente aceita para
é
Passo 6
Resumo rápido de como fazer na hora da prova (passos curtos que você pode memorizar):
- Verifique
. - Use a ordem de preenchimento para somar elétrons até
. - Lembre-se das capacidades:
. - Tenha em mente as exceções mais comuns (principalmente
e ): elas resultam em semi-cheio ou cheio por estabilidade energética.
Você tá indo bem — conte devagar na hora e cheque o total no final!