Escreva a configuração eletrônica do enxofre,
. Dê o diagrama de elétrons em caixas (quadrículas) e o conjunto dos quatro números quânticos (
) associados aos elétrons no subnível mais energéticos do átomo.
Passo 1
O enunciado pede três coisas, e nos dá um dado principal:
- Dado: átomo de enxofre, com número atômico
(ou seja, tem elétrons no átomo neutro). - Pedidos:
- Escrever a configuração eletrônica do enxofre.
- Apresentar o diagrama de elétrons em caixas (quadrículas) para os orbitais relevantes.
- Dar o conjunto dos quatro números quânticos
associados aos elétrons do subnível mais energético do átomo (ou seja, os elétrons que ocupam o subnível com maior energia, no caso do enxofre).
Passo 2
Relembrando as regras básicas (sem pular etapas):
- Cada elétron ocupa um orbital descrito por quatro números quânticos
. - Regras de preenchimento usadas aqui:
- Princípio de Aufbau (preenchimento em ordem crescente de energia): para o nosso caso até
vale a ordem . - Princípio de exclusão de Pauli: dois elétrons no mesmo orbital não podem ter o mesmo conjunto
. Em prática, isto significa que um orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos . - Regra de Hund (para orbitais degenerados, ex.: os três orbitais
): ao ocupar orbitais equivalentes, coloca-se primeiro um elétron com spins paralelos em cada orbital (maximizar spins paralelos) antes de parear elétrons no mesmo orbital.
- Princípio de Aufbau (preenchimento em ordem crescente de energia): para o nosso caso até
- Intervalos e significado dos números quânticos:
-
é o número quântico principal (nível/energia aproximada). -
é o número quântico azimutal (subnível): . -
identifica o orbital dentro do subnível. -
é o spin do elétron.
-
Passo 3
Preenchimento passo a passo até
(contando elétrons):
- Primeiro orbital
comporta até 2 elétrons: preencher . Total contado: . - Depois
até 2 elétrons: preencher . Total: . - Depois
até 6 elétrons: preencher . Total: . - Depois
até 2 elétrons: preencher . Total: . - Faltam
elétrons, entram no subnível (cada orbital comporta 2, e há 3 orbitais ): então . Total: .
Portanto a configuração eletrônica (notação condensada por níveis) é
Passo 4
Diagrama de caixas (quadrículas) com os spins mostrados. Vou escrever os orbitais relevantes do menor para o maior em sequência. Em cada caixa está o(s) elétron(ons) do orbital usando
para
e
para
.
1s:
2s:
2p (três orbitais, todos completos para
):
3s:
3p (três orbitais; para
aplicamos a regra de Hund: colocar primeiro elétrons com spins paralelos em orbitais vazios, depois parear):
Aqui há um orbital
com os dois spins (par) e os outros dois orbitais com um elétron cada, ambos com spin para cima
. Essa disposição satisfaz Hund e Pauli.
Passo 5
Identificar o subnível mais energético e preparar os números quânticos:
- O subnível mais energético ocupado no enxofre neutro é
(pois é o último a receber elétrons). - Para qualquer elétron em
temos e (porque ). - Os possíveis valores de
para são (cada valor corresponde a um orbital diferente). - Os
elétrons em vão ocupar dois orbitais com um elétron não pareado cada (spins paralelos) e um orbital com dois elétrons pareados. Vou agora atribuir explicitamente a cada um, consistentemente com o diagrama do Passo 4.
Passo 6
Atribuição explícita dos quatro conjuntos
aos elétrons do subnível
.
- Convenção de associação das caixas aos valores de
: tomar, por exemplo, as caixas (da esquerda para a direita) como . Com isto e com a distribuição do Passo 4 ( ) temos: - elétron no orbital com
e spin : - segundo elétron pareado no mesmo orbital
com spin : - elétron no orbital com
com spin : - elétron no orbital com
com spin :
- elétron no orbital com
Observações finais rápidas: nenhum par de elétrons compartilha o mesmo quadruplo
, respeitando a exclusão de Pauli; e a distribuição segue Hund para maximizar spins paralelos nos orbitais degenerados.
Resposta
])
])
][
])
][