Explique suas respostas:
2A. 6 Dê a configuração esperada para o estado fundamental de cada um dos seguintes íons: (a)
; (b)
; (c)
; (d)
.
Passo 1
O que o enunciado pede e o que está dado:
- Pedem a configuração eletrônica do estado fundamental (configuração eletrônica de menor energia) para quatro íons:
- (a)
- (b)
- (c)
- (d)
- (a)
- Informação implícita que precisamos obter: o número atômico de cada elemento (número de elétrons no átomo neutro) e, a partir daí, quantos elétrons o íon tem (remover elétrons para cátions, adicionar para ânions).
Passo 2
Relembrando as regras e princípios que vou usar (aula rapidinha e prática):
- Aufbau (ordem de preenchimento): os elétrons ocupam orbitais em ordem crescente de energia. Uma maneira prática de lembrar a sequência é:
(essa lista é suficiente para os elementos que temos aqui). - Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: dentro de um subnível degenerado (como
, , ), elétrons ocupam orbitalmente com spins paralelos antes de parear. - Notação abreviada (nobre-gás): escreve-se a configuração começando pelo gás nobre de menor energia com mesmo número de elétrons internos, por exemplo
, , , , etc. - Ordem de remoção de elétrons em cátions (regra prática para metais de transição e além): ao formar cátions, retiram-se primeiro os elétrons com maior número quântico principal
. Normalmente isso significa que os elétrons de valência (com maior ) saem antes dos . Ex.: para um átomo com e , ao formar cátion perde-se antes de . - Para ânions, simplesmente adicionam-se elétrons ao próximo orbital disponível seguindo a ordem de preenchimento acima até completar o anion desejado.
Passo 3
(a)
- Encontre o número atômico: zircônio tem
(logo o átomo neutro tem elétrons). - Configuração do átomo neutro (usando a ordem dada):
é Aqui eu usei a notação com (gás nobre com elétrons) mais os elétrons fora do núcleo. - O íon
tem elétrons. Para formar removem-se elétrons. Pela regra de remoção, tiram-se primeiro os (dois elétrons) e depois os (os dois seguintes). - Portanto o número final de elétrons é
, que coincide com o número de elétrons do gás nobre criptônio. Em termos de configuração isso corresponde ao núcleo eletrônico já cheio do criptônio.
Passo 4
(b)
- Número atômico: ósmio tem
. - Configuração do átomo neutro (configuração padrão):
Aqui representa os elétrons internos. - O íon
tem elétrons; é formado removendo elétrons do átomo neutro. Pela regra de remoção: os dois elétrons saem primeiro e o terceiro elétron sai de . - Após remover
e um elétron de , restam os elétrons correspondentes a . - Observação didática: para elementos pesados há efeitos relativísticos que podem alterar levemente energias relativas, mas a regra prática de remover
antes de ao formar cátions se mantém para muitos casos de química inorgânica e é a que usamos em provas.
Passo 5
(c)
- Número atômico: césio tem
. - Configuração do átomo neutro:
- O íon
tem elétrons. Remove-se o elétron (o elétron de valência). - Os elétrons remanescentes somam
, que é exatamente o número de elétrons do gás nobre xenônio ( ). Assim o cátion fica com a configuração do xenônio.
Passo 6
(d)
- Número atômico: fósforo tem
. - Configuração do átomo neutro:
(Aqui corresponde aos elétrons internos.) - O íon
tem elétrons (ganham-se elétrons). Os elétrons adicionados entram no subnível , completando-o: → . - Assim o total de elétrons é
, que coincide com o argônio; a configuração final é a do gás nobre .
Passo 7
Resumo prático para a prova (dicas rápidas que ajudam a não errar):
- Sempre comece pelo número atômico
para saber quantos elétrons tem o neutro. - Para cátions: subtraia a carga e remova elétrons do maior
primeiro (remova antes de quando ambos estiverem presentes). - Para ânions: some elétrons até completar subníveis seguindo a ordem de Aufbau.
- Use notação abreviada com gás nobre para ficar curto e claro (
, etc.). - Se ficar inseguro com elementos de transição pesados, aplique a regra prática de remoção
antes de — é o que costuma ser cobrado em provas.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)