Escreva, em ordem, os nomes e os símbolos dos elementos do grupo 14. Classifique esses elementos em termos de comportamento metálico, semimetálico ou não metálico. Dê uma notação geral que mostre a configuração eletrônica no estado fundamental de cada elemento.
Passo 1
O enunciado pede três coisas, em ordem:
- Escrever, em ordem, os nomes e os símbolos dos elementos do grupo 14.
- Classificar esses elementos quanto ao comportamento metálico: metálico, semimetálico (metaloide) ou não metálico.
- Fornecer uma notação que mostre a configuração eletrônica no estado fundamental de cada elemento.
Informações relevantes que vamos usar (fornecidas pelo enunciado ou necessárias para resolver):
- O grupo 14 é a coluna da Tabela Periódica que começa no carbono e vai descendo pelos períodos.
- Precisaremos das configurações eletrônicas no estado fundamental de cada elemento (usaremos o princípio de Aufbau / regra de Madelung, o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund para determiná-las).
- Não foi fornecida figura nem tabela pelo enunciado; vou usar os números atômicos conhecidos para cada elemento para preencher elétrons até atingir o número atômico de cada um.
Passo 2
Rápida revisão didática (como se estivéssemos estudando para a prova): como montar uma configuração eletrônica no estado fundamental.
- Ideia geral — preencher elétrons nos orbitais em ordem crescente de energia até atingir o número total de elétrons igual ao número atômico
do elemento. - Ordem de preenchimento (regra de Madelung), que vou escrever na sequência prática que usamos com mais frequência:
.
Explicação curta: cada orbital tem capacidade máxima de elétrons:até 2, até 6, até 10, até 14. - Regras importantes:
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por ex. os três orbitais
), coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar. - Notação simplificada: usamos frequentemente a notação de gás nobre:
representa a configuração do gás nobre mais próximo com menor número atômico, e então adicionamos as camadas externas.
Passo 3
Vou listar os elementos do grupo 14 em ordem (de cima para baixo na Tabela Periódica) e indicar o número atômico correspondente — isso é necessário para construir a configuração. (Os números atômicos são dados padrão: não foram fornecidos no enunciado, mas são informação de referência que usamos para obter as configurações.)
- Carbono:
, - Silício:
, - Germânio:
, - Estanho:
, - Chumbo:
, - Fleróvio:
, (elemento superpesado, propriedades experimentais limitadas)
Passo 4
Configuração eletrônica do Carbono (
) – passo a passo e por que:
- Preenchemos orbitais seguindo a ordem:
cabe 2 elétrons → sobra . -
cabe 2 elétrons → sobra . -
começa a ser preenchido e recebe os elétrons restantes.
Resultado completo:.
Notação com gás nobre:(onde representa ).
Passo 5
Configuração eletrônica do Silício (
) — passo a passo:
- Preenchemos até
que já soma elétrons ( ). Restam . -
recebe 2 → restam 2. -
recebe 2 → restam 0.
Resultado completo:.
Notação com gás nobre:.
Passo 6
Configuração eletrônica do Germânio (
) — passo a passo (atenção ao bloco
):
- Preenchemos até
que soma elétrons. Restam . -
recebe 2 → restam 12. - Depois vem o bloco
com capacidade 10 → recebe 10 → restam . - Finalmente
recebe os 2 restantes.
Resultado completo:.
Notação com gás nobre:.
Passo 7
Configuração eletrônica do Estanho (
) — passo a passo:
- Preenchemos até
que soma elétrons. Restam . - Ordem para estes elétrons:
(2), depois (10), depois (restantes 2). - Escrevendo:
— a soma dá .
Resultado completo (ordenado de forma tradicional):.
Passo 8
Configuração eletrônica do Chumbo (
) — passo a passo:
- Preenchemos até
que soma elétrons. Restam . - Segue-se a ordem:
(2) → restam 26; (14) → restam 12; (10) → restam 2; recebe os 2 restantes. - Assim obtemos:
.
Resultado completo:.
Passo 9
Configuração eletrônica do Fleróvio (
) — observação e passo a passo:
- Para elementos superpesados usamos a mesma ordem de preenchimento prevista pela regra de Madelung. Preenchendo até
( ) restam elétrons. - Ordem:
(2) → restam 26; (14) → restam 12; (10) → restam 2; recebe os 2 restantes. - Notação com gás nobre:
. - Observação didática importante: propriedades químicas de
são pouco conhecidas experimentalmente devido à sua radioatividade e meia-vida curta; há efeitos relativísticos fortes que podem causar desvios em propriedades físicas e químicas esperadas. Assim, a configuração apresentada é a prevista pela sequência usual de preenchimento e é a notação comumente citada, mas comportamentos experimentais podem mostrar nuances.
Passo 10
Classificação quanto ao comportamento metálico e explicação da tendência no grupo:
- Regra geral: descendo um grupo na Tabela Periódica, a característica metálica tende a aumentar. Isso ocorre porque o raio atômico aumenta, a energia de ionização geralmente diminui e os elétrons de valência ficam menos fortemente ligados — favorecendo comportamento metálico (doação de elétrons, condutividade, maleabilidade).
- Aplicando ao grupo 14:
- Carbono (
): não metálico — forma redes covalentes (diamante, grafite) e não apresenta propriedades metálicas típicas. - Silício (
): semimetálico (metaloide) — comportamento intermediário; semicondutor; liga características de metais e não metais. - Germânio (
): semimetálico (metaloide) — também semicondutor, propriedades intermediárias. - Estanho (
): metálico — é um metal (com diferentes alótropos, mas em condições usuais comportamento metálico). - Chumbo (
): metálico — metal pesado, maleável, condutor (embora com pontos de fusão relativamente baixos comparados a metais de transição). - Fleróvio (
): provavelmente metálico / metal pós-transicional (classificação usualmente dada é “post-transition metal”); contudo, há incerteza experimental devido à instabilidade do elemento e efeitos relativísticos que podem alterar seu comportamento.
- Carbono (
Passo 11
Dicas rápidas para a prova (práticas e motivadoras):
- Memoriza a ordem dos elementos do grupo 14: Carbono, Silício, Germânio, Estanho, Chumbo, Fleróvio — e relaciona com símbolos
. - Para a configuração, pratique algumas contagens rápidas usando a notação de gás nobre; isso economiza tempo na prova.
- Lembra que a classificação metálica é uma tendência: de cima para baixo, não metálico → metaloide → metálico. Você consegue isso!
Resposta
Carbono —
— não metálico — configuração no estado fundamental:
Silício — — semimetálico (metaloide) — configuração no estado fundamental:
Germânio — — semimetálico (metaloide) — configuração no estado fundamental:
Estanho — — metálico — configuração no estado fundamental:
Chumbo — — metálico — configuração no estado fundamental:
Fleróvio — — provavelmente metálico (post‑transition metal), com incerteza experimental — configuração prevista no estado fundamental:
Silício —
Germânio —
Estanho —
Chumbo —
Fleróvio —