Escreva as configurações eletrônicas para os seguintes íons
(e) \mathrm{Zn}^{2+}

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica do íon \mathrm{Zn}^{2+}. Informações relevantes fornecidas ou necessárias (que estou assumindo a partir da tabela periódica e do enunciado):
  • O número atômico do zinco é Z=30 (peguei este dado da tabela periódica).
  • Um átomo neutro de \mathrm{Zn} tem 30 elétrons.
  • O íon \mathrm{Zn}^{2+} tem 2 elétrons a menos que o átomo neutro, logo tem 28 elétrons.

Passo 2

Vou lembrar como construir uma configuração eletrônica: usamos a ordem de preenchimento dos orbitais (regra de Aufbau). A sequência de níveis/orbitais que precisamos até esse elemento é, em ordem de preenchimento aproximada:
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\;4s,\;3d,\;4p,\dots
Essa ordem diz onde os elétrons entram quando vamos montando a configuração do átomo neutro. Também temos as regras da mecânica quântica: princípio de exclusão de Pauli (cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos) e a regra de Hund (em orbitais degenerados, os elétrons entram com spins paralelos antes de emparelhar).

Passo 3

Escrevendo a configuração do átomo neutro \mathrm{Zn} preenchendo orbitais conforme acima:
  • Camadas até o argônio (núcleo de gás nobre) somam 18 elétrons: isso é \;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6, que corresponde ao gás nobre [\mathrm{Ar}].
  • Depois disso, colocamos os elétrons restantes: para o zinco neutral precisamos de mais 12 elétrons (pois 30-18=12). Eles ocupam \;4s^2 e \;3d^{10}.
    Portanto a configuração do zinco neutro é
\;[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}.
Verificação da contagem: 2+2+6+2+6+2+10=30 elétrons — bate certinho.

Passo 4

Explicação importante sobre íons (isso você precisa saber na prova): ao formar cátions em elementos de transição, os elétrons são removidos primeiro daqueles orbitais com maior número quântico principal n. No caso do zinco, os elétrons da camada n=4 (o orbital 4s) são removidos antes dos do 3d (que têm n=3), mesmo que na construção do átomo neutro o 4s tenha sido preenchido antes do 3d. Fisicamente, quando os orbitais 3d começam a ser ocupados, a energia relativa muda e o 4s fica com energia mais alta — por isso é que ionizamos removendo primeiro de 4s.

Passo 5

Aplicando isso ao \mathrm{Zn}^{2+}: o zinco neutro tem [\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}. Para formar \mathrm{Zn}^{2+} removemos dois elétrons — e, conforme explicado, retiramos esses dois do orbital 4s. Assim:
[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^{10} \longrightarrow [\mathrm{Ar}]\,\cancel{4s^2}\,\;3d^{10} = [\mathrm{Ar}]\,3d^{10}.

Resposta

[\mathrm{Ar}]\,3d^{10}
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}

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