(a) Escreva as configurações eletrônicas para os seguintes íons: Ca^2+ ; Co^3+ ; Sb^3+ ; Zn^2+ ; Cr^3+ ; S^2- ; P^3- ; F^- ; Ar^-. (b) Indique quais (orbitais) e quantos elétrons devem ser removidos ou adicionados para a formação desses íons.

Passo 1

Beleza, o que o exercício pede é:
a) Escrever a configuração eletrônica de vários íons (Ca²⁺, Co³⁺, Sb³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, S²⁻, P³⁻, F⁻ e Ar⁻).
b) Dizer de quais orbitais e quantos elétrons a gente removeu (nos cátions) ou adicionou (nos ânions).
Matéria: Configuração eletrônica e formação de íons.
O que vamos precisar:
  • Tabela periódica (número atômico e níveis).
  • Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento).
  • Princípio de exclusão de Pauli e regra de Hund (pra saber como os elétrons “se espelham”).
  • Regra de remoção de elétrons em cátions (sempre sai primeiro do maior n, depois do d).

Passo 2

Teoria rapidinha:
  1. Cada átomo tem níveis (n=1,2,3…) e subníveis (s,p,d,f) que comportam 2,6,10 e 14 elétrons, respectivamente.
  2. Aufbau diz a ordem: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d …
  3. Pauli: cada orbital segura até 2 elétrons de spins opostos.
  4. Hund: nos orbitais degenera­dos (tipo 3p x,y,z), cada um ganha 1 elétron antes de emparelhar.
  5. Para cátions, elétrons saem primeiro de 4s (ou de ns) antes de 3d (ou de (n–1)d).

Passo 3

Configurações eletrônicas dos átomos neutros (usando abreviação por gás nobre em LaTeX):
Ca (Z=20):
Ca: [Ar],4s^2
Co (Z=27):
Co: [Ar],3d^7,4s^2
Sb (Z=51):
Sb: [Kr],4d^10,5s^2,5p^3
Zn (Z=30):
Zn: [Ar],3d^10,4s^2
Cr (Z=24) ATENÇÃO à exceção:
Cr: [Ar],3d^5,4s^1
S (Z=16):
S: [Ne],3s^2,3p^4
P (Z=15):
P: [Ne],3s^2,3p^3
F (Z=9):
F: [He],2s^2,2p^5
Ar (Z=18):
Ar: [Ne],3s^2,3p^6

Passo 4

Formando os cátions (removendo elétrons):
  1. Ca²⁺: tira 2 e⁻ do 4s² Ca^2+: [Ar] (remoção: 2 e⁻ do 4s) çã
  2. Zn²⁺: tira 2 e⁻ do 4s² Zn^2+: [Ar],3d^10 (remoção: 2 e⁻ do 4s) çã
  3. Cr³⁺: primeiro sai 1 e⁻ do 4s¹, depois mais 2 do 3d⁵ Cr^3+: [Ar],3d^3 (remoção: 1 e⁻ de 4s + 2 e⁻ de 3d) çã
  4. Co³⁺: sai 2 e⁻ do 4s², e 1 do 3d⁷ Co^3+: [Ar],3d^6 (remoção: 2 e⁻ de 4s + 1 e⁻ de 3d) çã
  5. Sb³⁺: tira 3 e⁻ do 5p³ Sb^3+: [Kr],4d^10,5s^2 (remoção: 3 e⁻ de 5p) çã

Passo 5

Formando os ânions (adicionando elétrons):
  1. S²⁻: adiciona 2 e⁻ no 3p⁴ → 3p⁶ S^2-: [Ne],3s^2,3p^6 (= [Ar]) (+2 e⁻ em 3p)
  2. P³⁻: adiciona 3 e⁻ no 3p³ → 3p⁶ P^3-: [Ne],3s^2,3p^6 (= [Ar]) (+3 e⁻ em 3p)
  3. F⁻: adiciona 1 e⁻ no 2p⁵ → 2p⁶ F^-: [He],2s^2,2p^6 (= [Ne]) (+1 e⁻ em 2p)
  4. Ar⁻: adiciona 1 e⁻ no 3p⁶ → 3p⁷ Ar^-: [Ne],3s^2,3p^7 (+1 e⁻ em 3p)

Resposta

Ca²⁺: (removidos 2e⁻ de 4s)
Co³⁺: (2e⁻ de 4s + 1e⁻ de 3d)
Sb³⁺: (3e⁻ de 5p)
Zn²⁺: (2e⁻ de 4s)
Cr³⁺: (1e⁻ de 4s + 2e⁻ de 3d)
S²⁻: (2e⁻ adicionados em 3p)
P³⁻: (3e⁻ adicionados em 3p)
F⁻: (1e⁻ adicionado em 2p)
Ar⁻: (1e⁻ adicionado em 3p)

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