4- Escreva as configurações eletrônicas condensadas para os seguintes átomos, usando as abreviaturas de núcleo de gás nobre apropriadas; a) \mathrm{Cs}^{55}; b) \mathrm{Ni}^{28}; d) \mathrm{Se}^{34}; d) \mathrm{Cd}^{48}; e) \mathrm{Pb}^{82}.

Passo 1

O que o enunciado pede: escrever as configurações eletrônicas condensadas (usando a abreviatura do gás nobre apropriado) para os átomos a seguir:
a) \mathrm{Cs} com número atômico 55
b) \mathrm{Ni} com número atômico 28
c) \mathrm{Se} com número atômico 34
d) \mathrm{Cd} com número atômico 48
e) \mathrm{Pb} com número atômico 82
Informações fornecidas que vamos usar: o número atômico Z de cada elemento (os elétrons totais em átomo neutro) e a exigência de usar a notação condensada com o gás nobre precedente.

Passo 2

O que significa uma configuração eletrônica e como usar a notação condensada (aula rápida e prática):
  • Uma configuração eletrônica lista como os elétrons de um átomo ocupam orbitais organizados por níveis de energia. Cada termo como 4s^2 diz: número quântico principal n=4, orbital s, e 2 elétrons nesse orbital.
  • Regras básicas que usamos:
    • Princípio de Aufbau: enchemos os orbitais em ordem crescente de energia (sequência prática: 1s,\,2s,\,2p,\,3s,\,3p,\,4s,\,3d,\,4p,\,5s,\,4d,\,5p,\,6s,\,4f,\,5d,\,6p,\dots). Essa ordem pode ser memorizada com a regra das diagonais.
    • Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
    • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por ex. os três orbitais p ou cinco d), os elétrons ocupam orbitais separados com spins paralelos antes de emparelhar.
  • Notação condensada (abreviação com gás nobre): substituímos a porção interior completa por [G], onde G é o gás nobre imediatamente anterior no período. Ex.: em vez de listar tudo até 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 escrevemos [Ar].
  • Sempre que eu usar uma fórmula ou número colocarei em TeX para ficar claro.
Agora vamos aplicar passo a passo para cada átomo.

Passo 3

Elemento a) \mathrm{Cs} ( Z=55):
  • Identificar o gás nobre anterior: o gás nobre com 54 elétrons é [Xe] (xenônio), porque Xe tem Z=54.
  • Elétrons além de [Xe]: 55-54=1 elétron restante.
  • O próximo orbital que recebe elétrons após [Xe] é 6s. Portanto esse elétron ocupa 6s, com ocupação 1.
  • Configuração condensada final: \displaystyle [Xe]\;6s^{1}.
Explicação didática curta: [Xe] representa toda a “camada interna” de 54 elétrons; sobra apenas um elétron que vai no orbital 6s.

Passo 4

Elemento b) \mathrm{Ni} ( Z=28):
  • Gás nobre anterior: [Ar] (argônio) com 18 elétrons.
  • Elétrons além de [Ar]: 28-18=10 elétrons a distribuir.
  • Ordem de preenchimento após [Ar]: primeiro 4s (até 2 elétrons), depois 3d (até 10 elétrons). Assim distribuímos os 10 elétrons como 4s^{2} e 3d^{8} (porque 2+8=10).
  • Configuração condensada final: \displaystyle [Ar]\;4s^{2}\;3d^{8}.
Observação útil: alguns elementos (como \mathrm{Cr} e \mathrm{Cu}) têm exceções por estabilidade de semi-preenchimento ou preenchimento completo de d, mas \mathrm{Ni} não é uma dessas exceções — a configuração [Ar]\;4s^{2}\;3d^{8} é a esperada.

Passo 5

Elemento c) \mathrm{Se} ( Z=34):
  • Gás nobre anterior: [Ar] com 18 elétrons.
  • Elétrons além de [Ar]: 34-18=16 elétrons a colocar.
  • Preenchemos na ordem: 4s (até 2), depois 3d (até 10), depois 4p.
    • Colocando 2 em 4s: restam 16-2=14.
    • Colocando 10 em 3d: restam 14-10=4.
    • Os 4 restantes vão em 4p como 4p^{4}.
  • Configuração condensada final: \displaystyle [Ar]\;4s^{2}\;3d^{10}\;4p^{4}.
Explicação extra: a escrita costuma colocar 4s antes de 3d na notação, embora energeticamente os níveis interajam; a forma [Ar]\;4s^{2}\;3d^{10}\;4p^{4} é a notação padrão e correta.

Passo 6

Elemento d) \mathrm{Cd} ( Z=48):
  • Gás nobre anterior: [Kr] (criptônio) com 36 elétrons.
  • Elétrons além de [Kr]: 48-36=12 elétrons.
  • Ordem após [Kr]: 5s (até 2), depois 4d (até 10).
    • Preenchemos 5s^{2} (restam 12-2=10).
    • Em seguida 4d^{10} (restam 10-10=0).
  • Configuração condensada final: \displaystyle [Kr]\;5s^{2}\;4d^{10}.
Comentário: \mathrm{Cd} tem d^{10} completo, uma configuração muita estável.

Passo 7

Elemento e) \mathrm{Pb} ( Z=82):
  • Gás nobre anterior: [Xe] com 54 elétrons.
  • Elétrons além de [Xe]: 82-54=28 elétrons.
  • Ordem de preenchimento relevante após [Xe]: 6s, 4f, 5d, 6p. Vamos distribuir os 28:
    • 6s^{2} usa 2 elétrons → restam 28-2=26.
    • 4f^{14} usa 14 elétrons → restam 26-14=12.
    • 5d^{10} usa 10 elétrons → restam 12-10=2.
    • Os 2 finais vão em 6p^{2}.
  • Configuração condensada final: \displaystyle [Xe]\;6s^{2}\;4f^{14}\;5d^{10}\;6p^{2}.
Observação didática: a sequência 6s antes de 4f é a que usualmente usamos para construir a configuração; efeitos relativísticos finos mudam energias em elementos pesados, mas para uma prova de química geral a notação acima é a correta e aceita.

Resposta

[Xe]\;6s^{1}
[Ar]\;4s^{2}\;3d^{8}
[Ar]\;4s^{2}\;3d^{10}\;4p^{4}
[Kr]\;5s^{2}\;4d^{10}
[Xe]\;6s^{2}\;4f^{14}\;5d^{10}\;6p^{2}

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