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:
\mathrm{Cl}^{-}

Passo 1

O enunciado pede três coisas para o íon \mathrm{Cl}^{-}:
  1. (i) a configuração eletrônica completa;
  2. (ii) a configuração eletrônica condensada (usando o cerne do gás nobre);
  3. (iii) o diagrama de quadrículas mostrando apenas os elétrons da camada de valência.
Informações relevantes fornecidas ou inferíveis:
  • Número atômico do cloro neutro: Z=17 (ou seja, átomo neutro tem 17 elétrons).
  • Carga do íon: -1, portanto o número de elétrons do íon é 17+1=18.
  • A camada de valência corresponde ao maior número quântico principal n ocupado (aqui será n=3 quando preenchermos).

Passo 2

Conceitos essenciais (explicados passo a passo, sem pular etapas):
  • O que é uma configuração eletrônica? É a forma de escrever como os elétrons ocupam níveis e subníveis de energia num átomo; usa-se a notação n\ell^{x}, onde:
    • n é o número quântico principal (camada: 1,2,3,\dots);
    • \ell é a letra do subnível: s,p,d,f (correspondem a \ell=0,1,2,3);
    • x é o número de elétrons naquele subnível.
  • Limites de ocupação: cada subnível comporta no máximo 2(2\ell+1) elétrons. Assim:
    • subnível s ( \ell=0) comporta 2 elétrons;
    • subnível p ( \ell=1) comporta 6 elétrons;
    • subnível d ( \ell=2) comporta 10 elétrons.
  • Regras de preenchimento (que usamos para montar a configuração):
    1. Princípio de Aufbau (ordem de energia): encher os níveis do mais baixo ao mais alto. Até n=3 a ordem relevante é 1s, 2s, 2p, 3s, 3p.
    2. Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos (seta para cima e para baixo em diagramas).
    3. Regra de Hund: em subníveis degenerados (ex.: os três orbitais 3p), preencher com elétrons com spins paralelos primeiro um por orbital antes de emparelhar — isso maximiza o número de elétrons desemparelhados. (No entanto, se o subnível ficar cheio, todos estarão emparelhados.)

Passo 3

Calcular o número total de elétrons do íon:
  • Elétrons do átomo neutro: Z=17.
  • Íon \mathrm{Cl}^{-} tem carga -1: elétrons =17+1=18.
Portanto precisamos distribuir 18 elétrons seguindo as regras do passo anterior.

Passo 4

Montagem da configuração eletrônica completa preenchendo na ordem 1s,2s,2p,3s,3p e somando até 18:
  • 1s comporta até 2 elétrons. Colocamos 2: soma acumulada 2.
  • 2s comporta até 2 elétrons. Colocamos 2: soma acumulada 4.
  • 2p comporta até 6 elétrons. Colocamos 6: soma acumulada 10.
  • 3s comporta até 2 elétrons. Colocamos 2: soma acumulada 12.
  • 3p comporta até 6 elétrons. Precisamos alcançar 18, então colocamos 6: soma final 18.
Escrevendo na notação padrão (configuração completa):
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}
Explicação didática: cada expoente mostra quantos elétrons naquele subnível; os expoentes somam 2+2+6+2+6=18, que é exatamente o número de elétrons do \mathrm{Cl}^{-}.

Passo 5

Configuração eletrônica condensada (cerne do gás nobre):
  • A configuração completa que encontramos é idêntica à do gás nobre argônio ( \mathrm{Ar}), que tem 18 elétrons.
  • Na forma condensada substitui-se o bloco 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6} pelo símbolo do gás nobre correspondente entre colchetes.
Portanto a configuração condensada é:
[\mathrm{Ar}]
(Especificamente: \mathrm{Cl}^{-}=[\mathrm{Ar}].)

Passo 6

Camada de valência e diagrama de quadrículas apenas com os elétrons de valência:
  • Definição prática: camada de valência é a de maior n ocupada. Aqui n=3 é a camada de valência. Os subníveis de valência são 3s e 3p.
  • Contagem de elétrons de valência: do passo 4, 3s^{2}3p^{6} totalizam 2+6=8 elétrons de valência.
Construindo o diagrama de quadrículas (apenas para a camada de valência, mostrando orbitais e spins):
  • Representação textual das “caixinhas” (cada caixa = um orbital), e as setas \uparrow e \downarrow indicam spins.
Para 3s (um orbital, com 2 elétrons):
3s:\;[\uparrow\downarrow]
Para 3p (três orbitais 3p_{x},3p_{y},3p_{z}, preenchidos com 6 elétrons — todos emparelhados):
3p:\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]
Juntando em uma linha (apenas valência):
3s:\;[\uparrow\downarrow]\qquad 3p:\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]
Comentário didático: como 3p está cheio, não há elétrons desemparelhados na valência; isso explica a estabilidade eletrônica adicional do \mathrm{Cl}^{-}, que tem configuração de gás nobre completa.

Passo 7

Resumo pedagógico rápido (para guardar na prova):
  • Para um ânion, some o número de elétrons igual à carga negativa.
  • Preencha subníveis na ordem de energia (Aufbau), respeitando Pauli e Hund.
  • Se o número total de elétrons coincidir com um gás nobre, a configuração condensada é simplesmente [\text{gás nobre}]á.
  • O diagrama de quadrículas da valência mostra apenas os orbitais com n máximo e como os elétrons estão emparelhados/desemparelhados.

Resposta

(i) 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}
(ii) [\mathrm{Ar}]
(iii) 3s:\;[\uparrow\downarrow]\quad 3p:\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]\;[\uparrow\downarrow]

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