Para as espécies
e
, assinale a que apresenta configuração eletrônica diferente das demais:
a) CO
b)
c)
d)
a) CO
b)
c)
d)
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar, dentre as espécies
,
,
,
e
, qual apresenta configuração eletrônica diferente das demais.
Informações relevantes fornecidas:
- As espécies listadas são diatômicas (ou quase:
e íons derivados) da segunda linha da tabela periódica. - As espécies a comparar são:
(a), (b), (c), (d) e (e). - Não há imagens ou tabelas adicionais no enunciado.
Passo 2
Ideia central (sem resolver ainda): para comparar configurações eletrônicas de moléculas diatômicas usamos a teoria dos orbitais moleculares (MO). Vou explicar a parte necessária, passo a passo, bem didático.
O que é relevante da teoria MO para este problema:
- Cada átomo traz orbitais atômicos que se combinam formando orbitais moleculares ligantes e antiligantes.
- Para os elementos da segunda linha consideramos principalmente os orbitais de valência
e . - A ordem energética dos orbitais moleculares formados a partir de
e pode ser de dois tipos, dependendo da espécie: - Para moléculas “leves” (como
, e espécies isoeletônicas a elas) existe mistura e a ordem é, em termos importantes para nós: - Para moléculas “mais pesadas” da mesma linha (como
) a ordem passa a ser:
- Para moléculas “leves” (como
- Em cada orbital molecular cabe no máximo dois elétrons com spins opostos (princípio de exclusão de Pauli) e orbitais degenerados (
s) recebem elétrons seguindo Hund (preencher com spins paralelos antes de emparelhar).
Resumo prático para o exame:
- Contar elétrons de valência da molécula/íon.
- Escolher a ordem MO correta (para nossos casos: usar a ordem tipo
para espécies com o mesmo número de elétrons de valência que ; usar a ordem tipo para ). - Preencher os MOs e comparar configurações.
Passo 3
Contagem de elétrons de valência (vamos trabalhar com elétrons de valência
e
, que são os que definem a configuração MO que nos interessa):
-
: cada tem elétrons de valência total . -
: tem , tem total . -
: tem , tem , mais carga negativa total . -
: tem , tem , menos carga positiva total . -
: cada tem total .
Observação importante: quatro espécies têm
elétrons de valência (
) e
tem
. Isso já é um forte indício de que
pode ter configuração diferente — mas vamos mostrar explicitamente as configurações MO para ficar cristalino.
Passo 4
Preenchimento MO para as espécies com
elétrons de valência (
).
Usamos aqui a ordem energética aplicável a
(mistura
relevante):
Agora preenchemos
elétrons nos níveis, contando dois por orbital:
-
: elétrons -
: elétrons (total até aqui ) -
(degenerados ): elétrons (total ) -
: elétrons (total )
Logo a configuração de valência para essas quatro espécies é
Comentário amistoso: é por isso que
e
são considerados isoeletrônicas — têm o mesmo número de elétrons de valência preenchendo os mesmos MOs.
Passo 5
Preenchimento MO para
(tem
elétrons de valência).
Para
usamos a ordem tipo oxigênio, em que
está abaixo das
:
Preenchendo
elétrons de valência:
-
: elétrons -
: elétrons (total ) -
: elétrons (total ) -
: elétrons (total ) - restam
elétrons que entram nos orbitais antiligantes : (total )
Portanto a configuração de valência de
é
Observação física útil e clássica: esses dois elétrons em
ficam desemparelhados (um em cada orbital
e
com spins paralelos), o que explica a paramagnetismo experimental de
. Isso já mostra uma diferença qualitativa em relação às quatro espécies isoelectrônicas anteriores, que têm todos os orbitais de ligação preenchidos e nenhum elétron nos
.
Passo 6
Conclusão comparativa e motivo da resposta:
-
, , e têm todas elétrons de valência e a mesma configuração de MOs de valência: -
tem elétrons de valência e configuração diferente:
Portanto a espécie com configuração eletrônica diferente é
.
Força aí — você já viu o raciocínio completo, contando elétrons e preenchendo os níveis MO. Na prova, conte elétrons de valência primeiro e verifique se o caso é tipo
ou tipo
; isso quase sempre resolve rapidinho.
Resposta
d)