Faça a distribuição eletrônica para os átomos seguintes, segundo (i) configuração eletrônica completa e (ii) configuração eletrônica condensada (cerne do gás nobre) e (iii) diagrama de quadrículas apenas elétron(s) na camada de valência:
Co

Passo 1

O enunciado pede três coisas para o átomo de cobalto (símbolo Co):
  • (i) a configuração eletrônica completa (todos os orbitais preenchidos até o elétron 27),
  • (ii) a configuração eletrônica condensada (com o núcleo de gás nobre = cerne do gás nobre),
  • (iii) o diagrama de quadrículas (orbital box diagram) contendo apenas os elétrons da camada de valência.
Informações relevantes que o enunciado dá (ou que precisamos saber para resolver):
  • O número atômico do cobalto é Z=27. Isso significa que um átomo neutro de Co tem 27 elétrons para distribuir.
  • Precisamos aplicar as regras de preenchimento: princípio da construção (Aufbau), princípio de exclusão de Pauli e regra de Hund para distribuir os elétrons nos orbitais.

Passo 2

Relembrando as regras básicas (aula curta, passo a passo):
  • Princípio de Aufbau: enche-se os orbitais por ordem crescente de energia: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p,\dots. Note que 4s tem energia ligeiramente menor que 3d ao preencher átomos neutros, por isso é preenchido antes de 3d.
  • Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos; em notação, um orbital pode ter \uparrow\downarrow (dois elétrons) ou um único \uparrow (ou \downarrow).
  • Regra de Hund: ao ocupar orbitais degenerados (mesma energia, ex.: os cinco orbitais 3d), primeiro coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de começar a emparelhar.
Vou usar essas regras para encher os 27 elétrons do Co, contado de baixo para cima.

Passo 3

Construção da configuração completa, enchendo orbitais até totalizar 27 elétrons. Vou listar cada orbital com o número de elétrons que recebe e manter a contagem cumulativa:
  • 1s recebe 2 elétrons. Cumulativo: 2.
  • 2s recebe 2. Cumulativo: 4.
  • 2p recebe 6. Cumulativo: 10.
  • 3s recebe 2. Cumulativo: 12.
  • 3p recebe 6. Cumulativo: 18.
  • 4s recebe 2. Cumulativo: 20.
  • Resta preencher 27-20=7 elétrons no nível 3d. Então 3d recebe 7.
Portanto a configuração eletrônica completa é
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^7.
Explicação extra (por que 3d^7 e não 4p?): após encher 4s^2 chegamos a 20 elétrons; os próximos elétrons entram nos orbitais 3d (mais baixos que 4p nesse ponto) até completar os 27.

Passo 4

Agora a configuração condensada (cerne do gás nobre): o gás nobre que precede o cobalto é o argônio, que tem 18 elétrons e configuração 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6. Então substituímos essa parte inicial por [Ar] e escrevemos apenas os elétrons externos:
[Ar]\;4s^2\,3d^7.
Isso é a configuração eletrônica condensada pedida.

Passo 5

Definir “camada de valência” para metais de transição e o que o diagrama de quadrículas deve mostrar:
  • Em elementos de transição como o cobalto, a camada de valência inclui os elétrons em 4s e nos orbitais 3d, porque ambos podem participar de ligações e ionização. Para o Co neutro: valência = 4s^2\,3d^7 (total de 2+7=9 elétrons de valência).
  • O diagrama de quadrículas pedem que mostremos apenas esses elétrons nos orbitais de valência: uma caixa para 4s e cinco caixas para os cinco orbitais 3d.

Passo 6

Aplicando a regra de Hund para distribuir os 7 elétrons no subnível 3d:
  • Primeiro colocamos um elétron em cada uma das cinco caixas 3d, todos com spins paralelos (digamos todos \uparrow). Isso usa 5 elétrons.
  • Restam 2 elétrons; segundo Hund devemos agora emparelhar dois desses orbitais (cada um recebe um segundo elétron com spin oposto \downarrow). Assim teremos duas caixas com pares \uparrow\downarrow e três caixas com um único \uparrow.
  • No orbital 4s temos 2 elétrons que necessariamente ficam emparelhados: \uparrow\downarrow.
Não há exceção de configuração (como ocorre para Cr ou Cu); para Co a distribuição acima é a esperada: 3d^7 com cinco orbitais ocupados seguindo Hund.

Passo 7

Representação final do diagrama de quadrículas (apenas elétrons de valência), usando caixas para orbitais e setas para spins. Vou escrever cada linha separada (como se fossem pequenas “caixas” visuais):
Para 4s (uma caixa):
4s:\\ \boxed{\uparrow\downarrow}
Para 3d (cinco caixas, totalizando 7 elétrons):
3d:\\ \boxed{\uparrow\downarrow}\\ \boxed{\uparrow\downarrow}\\ \boxed{\uparrow}\\ \boxed{\uparrow}\\ \boxed{\uparrow}
Aqui a convenção visual escolhida emparelha os elétrons nas duas primeiras caixas 3d e deixa as outras três com um elétron desemparelhado, o que corresponde a maximizar elétrons desemparelhados antes de emparelhar e resulta em 3 elétrons não pareados no 3d.
Observação prática e dica de prova: ao desenhar em prova, basta desenhar cinco quadradinhos lado a lado rotulados “3d” e um quadradinho separado para “4s”. Preencha primeiro com setas para cima (uma por caixa) e depois volte para colocar as setas para baixo para emparelhar até completar o número de elétrons do subnível.

Resposta

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^7
[Ar]\;4s^2\,3d^7
4s:\\ \boxed{\uparrow\downarrow}\quad 3d:\\ \boxed{\uparrow\downarrow}\\ \boxed{\uparrow\downarrow}\\ \boxed{\uparrow}\\ \boxed{\uparrow}\\ \boxed{\uparrow}

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