Escreva as configurações eletrônicas dos seguintes íons e determine quais têm configurações de gás nobre:
\mathrm{Zr}^{4+},
\mathrm{Zr}^{4+},
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre o íon
: (1) escrever a configuração eletrônica do íon; (2) dizer se essa configuração coincide com a de um gás nobre. Informação dada implícita necessária: o número atômico do Zr é
(ou seja, o átomo neutro tem
elétrons). Não há figura nem tabela adicional.
Passo 2
Vou primeiro lembrar qual é a configuração eletrônica do átomo neutro de zircônio (
) para então tirar elétrons e formar o íon
.
Princípios que uso (explicação didática):
- A regra de Aufbau diz que, na construção da configuração eletrônica de átomos neutros, os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia seguindo uma ordem (por exemplo
, , , , ). - Para elementos de transição, é prático usar a abreviação por gás nobre anterior como núcleo eletrônico.
- O zircônio tem
, e o gás nobre imediatamente anterior é o criptônio ( , com elétrons). Portanto os quatro elétrons extras ocupam os orbitais exteriores depois de .
Escrevendo a configuração do neutro:
Aqui significa que, além da estrutura eletrônica do
, há dois elétrons em
e dois em
.
Passo 3
Agora explico como se formam cátions de elementos de transição (parte importante e que costuma cair em prova):
Regra de remoção de elétrons para íons: quando se remove elétrons de um átomo para formar um cátions (especialmente em metais de transição), os elétrons são removidos primeiro do orbital com maior número quântico principal
, isto é, do orbital mais externo em termos de
. Para o zircônio, os orbitais com
são mais externos que os com
, portanto os elétrons do
saem antes dos do
. Em outras palavras, para transição típica:
- remover elétrons de
antes de .
Isso acontece porque ao ionizar, a energia relativa dos orbitais muda e o
fica mais estabilizado (relativamente) que o
.
Passo 4
Aplicando a regra ao nosso caso: a configuração neutra é
. Para formar
preciso remover
elétrons no total.
Passo a passo da remoção:
- Removo primeiro os
elétrons do :
- Faltam ainda
elétrons a remover; agora removo elétrons do :
Passo 5
Depois de remover esses
elétrons, o que resta é exatamente a configuração do criptônio. Portanto a configuração eletrônica do íon é:
Isto significa que o íon tem
elétrons (pois
), que é o mesmo número do gás nobre criptônio.
Passo 6
Interpretação final e dica de prova (didática e motivação):
- Como a configuração resultante é exatamente a de um gás nobre (
), podemos afirmar que tem configuração de gás nobre. - Dica rápida para prova: para cátions de elementos de transição sempre pense "tira-se primeiro o
depois o ". Isso evita erro comum de remover primeiro o .
Resposta
Sim — possui configuração de gás nobre (igual a