Escreva a configuração eletrônica dos seguintes átomos e decida quais são paramagnéticos ou diamagnéticos em seus estados fundamentais.
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada átomo fornecido (os números atômicos foram dados no enunciado):
- Escrever a configuração eletrônica no estado fundamental.
- Decidir se o átomo é paramagnético ou diamagnético no estado fundamental.
Os átomos (com seus números atômicos, que peguei do enunciado) são:
-
( ) -
( ) -
( ) -
( ) -
( ) -
( ) -
( )
Nada mais foi dado além dos símbolos e números atômicos; vamos usar as regras padrão de preenchimento eletrônico para átomos neutros no estado fundamental.
Passo 2
Conceitos e regras que vou usar (explicado de forma simples):
- Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam os orbitais de menor energia para maiores. Em outras palavras, preenchimento em ordem de energia crescente.
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons, com spins opostos.
- Regra de Hund: quando vários orbitais degenerados (mesma energia) estão disponíveis, os elétrons ocupam primeiro diferentes orbitais com spins paralelos (um em cada) antes de emparelhar. Isso maximiza o spin total e resulta no maior número de elétrons desemparelhados possível naquela subcamada.
Exemplo rápido e concreto: para a subcamada
(três orbitais p), se há dois elétrons, a distribuição será um elétron em cada um de dois orbitais diferentes com spins paralelos — isto dá dois elétrons desemparelhados.
Passo 3
Ordem típica de preenchimento (vou usar para decidir a configuração):
Observação prática: para átomos neutros no estado fundamental costuma-se escrever as configurações dos metais de transição como
(o
preenche antes do
). Em íons ou em algumas propriedades energéticas o
pode ficar mais estável que
, mas para os elementos pedidos (que não são exceções famosas como Cr ou Cu) usamos a escrita padrão.
Passo 4
Como decidir paramagnético vs diamagnético:
- Diamagnético: todos os elétrons emparelhados (nenhum elétron desemparelhado) → repelido por campo magnético fraco.
- Paramagnético: existe ao menos um elétron desemparelhado → atraído por campo magnético fraco.
Então, para cada átomo: (i) escrevo a configuração eletrônica; (ii) identifico quantos elétrons estão desemparelhados (aplicando Hund nas subcamadas
e
); (iii) se houver ≥1 desemparelhado → paramagnético, se 0 → diamagnético.
Agora vamos aplicar isso elemento a elemento, preenchendo orbital por orbital e contando desemparelhados.
Passo 5
Preenchimento (usando ordem):
,
,
.
-
recebe 2 elétrons: . -
recebe 2 elétrons: . - Restam
elétrons para : .
Escrevendo em notação de gás nobre:
Contagem de elétrons desemparelhados em
: há três orbitais
. Pelo princípio de Hund, os dois elétrons ocupam dois orbitais distintos com spins paralelos. Logo há 2 elétrons desemparelhados.
Conclusão:
é paramagnético (tem 2 elétrons desemparelhados).
Passo 6
Preenchimento: até
.
- Núcleo até
corresponde a . - Em seguida
e restam elétrons para e : na prática .
Escrita:
Contagem em
: por Hund, os dois elétrons ocupam diferentes orbitais
, então 2 elétrons desemparelhados.
Conclusão:
é paramagnético (2 desemparelhados).
Passo 7
Preenchimento:
- Até
corresponde a 18 elétrons: . - Restam
elétrons, que ocupam : .
Escrita:
Todos os elétrons emparelhados (
pareado, subcamadas internas também emparelhadas).
Conclusão:
é diamagnético (nenhum elétron desemparelhado).
Passo 8
Preenchimento (transição 3d):
- Até
são 18 elétrons. - Em seguida
recebe 2 elétrons: . - Restam
elétrons para : .
Escrita:
Contagem de elétrons desemparelhados no
: a subcamada
tem 5 orbitais. Com 5 elétrons, Hund diz que cada orbital recebe um elétron com spins paralelos — ou seja, todos os cinco são desemparelhados. O
está pareado.
Conclusão:
é fortemente paramagnético (5 elétrons desemparelhados).
Passo 9
Preenchimento:
- Até
: 18 elétrons. -
→ adiciona 2 (total 20). - Restam
elétrons para : .
Escrita:
Contagem de desemparelhados em
: existem 5 orbitais d. Preenchendo com 8 elétrons: primeiro um elétron em cada um dos 5 orbitais (5 elétrons, todos desemparelhados), depois os 3 elétrons restantes emparelham três desses orbitais. Então o número de orbitais com elétrons não emparelhados será
. Assim há 2 elétrons desemparelhados (o
está pareado).
Conclusão:
é paramagnético (2 elétrons desemparelhados).
Passo 10
Preenchimento:
- Até
: 18 elétrons. - Depois
(agrega 2 → total 20). - Em seguida
(agrega 10 → total 30). - Restam
elétrons para : .
Escrita:
Contagem em
: há três orbitais
e três elétrons — por Hund cada um ocupa um orbital distinto com spins paralelos. Logo 3 elétrons desemparelhados. As subcamadas
e
estão totalmente emparelhadas.
Conclusão:
é paramagnético (3 elétrons desemparelhados).
Passo 11
Preenchimento:
- Até
correspondem os 54 elétrons: . - Restam
elétrons, que ocupam : .
Escrita:
Todos os elétrons emparelhados (o
é pareado e o núcleo
também está emparelhado).
Conclusão:
é diamagnético (nenhum elétron desemparelhado).
Passo 12
Resumo rápido para fixar (como contar desemparelhados na prova):
- Em subcamadas
: há 3 orbitais — distribua os elétrons um em cada até 3 (desemparelhados), depois comece a emparelhar. - Em subcamadas
: há 5 orbitais — distribua um em cada até 5, depois emparelhe. - Sempre aplicar Hund nas subcamadas degeneradas.
- Se houver ao menos 1 elétron desemparelhado → paramagnético; se nenhum → diamagnético.