Escreva a configuração eletrônica para os seguintes íons:
c) \mathbf{C r 2}^{\boldsymbol{+}} [Ar]3d4.

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do íon \mathrm{Cr}^{2+}. As informações relevantes que temos (sem resolver ainda):
  • Número atômico do cromo: Z=24.
  • Um átomo neutro de cromo tem 24 elétrons; um íon com carga +2 tem 24-2=22 elétrons.
  • A notação de gás nobre útil é \mathrm{[Ar]}, que representa 18 elétrons (configuração do argônio).
    O que precisamos entregar: escrever a configuração eletrônica do íon \mathrm{Cr}^{2+} de forma clara (usando, por exemplo, a notação com gás nobre).

Passo 2

Como decidir quais elétrons foram removidos ao formar \mathrm{Cr}^{2+}? Vou explicar passo a passo a ideia física (sem pular etapas):
  • Ordem de preenchimento (Aufbau) em átomos neutros coloca os orbitais \,4s antes de \,3d quando se constrói o átomo a partir do zero. Por isso muitos metais de transição neutros têm elétrons em 4s e 3d.
  • No entanto, ao ionizar (remover elétrons) de metais de transição, os elétrons do orbital 4s são removidos antes dos do 3d. Isso ocorre porque, após o preenchimento, o orbital 3d fica energeticamente mais estável (mais baixo) que o 4s, então o 4s efetivamente tem energia maior quando o átomo perde elétrons.
  • Para o cromo neutro há uma exceção de estabilidade: a configuração mais estável observada experimentalmente é \mathrm{[Ar]}\,4s^{1}\,3d^{5} (não \mathrm{[Ar]}\,4s^{2}\,3d^{4}). Isso acontece porque um subnível d meio-preenchido ( d^5) tem estabilidade extra.
Aplicando isso a \mathrm{Cr}^{2+}:
  • Começamos da configuração do cromo neutro: \mathrm{[Ar]}\,4s^{1}\,3d^{5}.
  • Ao formar \mathrm{Cr}^{2+} removem-se 2 elétrons. Seguindo a regra acima, remove-se primeiro o elétron de 4s (o único) e depois um elétron de 3d.
  • Logo, a configuração do íon fica \mathrm{[Ar]}\,3d^{4}.

Passo 3

Fazer a contagem de elétrons para conferir:
  • \mathrm{[Ar]} corresponde a 18 elétrons.
  • A contribuição de 3d^{4} é 4 elétrons.
  • Soma: 18 + 4 = 22 elétrons, que é exatamente o número de elétrons esperado para \mathrm{Cr}^{2+} (pois 24-2=22). Confirmação perfeita.

Passo 4

Distribuição de spins (por se interessar em como ficam os elétrons no 3d):
  • O subnível 3d tem 5 orbitais degenera- dos. Com 4 elétrons (no íon livre, sem campo de ligantes forte), a regra de Hund diz que cada elétron ocupa um orbital diferente com spins paralelos antes de aparearem.
  • Portanto, para o \,3d^{4} livre espera-se 4 elétrons desemparelhados (estado de máxima multiplicidade, multiplicidade 2S+1=5, termo dominante {}^5D para o íon isolado). Isso é útil se precisar saber momento magnético ou multiplicidade em provas, mas a configuração eletrônica pedida continua sendo \mathrm{[Ar]}\,3d^{4}.

Passo 5

Anotações alternativas e observações comuns em provas:
  • Às vezes vê-se a escrita explícita completa: 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,3d^{4}. Isso é equivalente a \mathrm{[Ar]}\,3d^{4}.
  • Evite escrever \mathrm{[Ar]}\,4s^{0}\,3d^{4} como forma preferida; o mais usual e limpo é \mathrm{[Ar]}\,3d^{4}.

Resposta

\mathrm{[Ar]}\,3d^{4}

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