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:
Passo 1
O enunciado pede três coisas para o íon
:
- (i) a configuração eletrônica completa;
- (ii) a configuração eletrônica condensada (usando o cerne do gás nobre);
- (iii) o diagrama de quadrículas mostrando apenas os elétrons da camada de valência.
Informações relevantes fornecidas ou inferíveis:
- Número atômico do cloro neutro:
(ou seja, átomo neutro tem elétrons). - Carga do íon:
, portanto o número de elétrons do íon é . - A camada de valência corresponde ao maior número quântico principal
ocupado (aqui será 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
, onde: -
é o número quântico principal (camada: ); -
é a letra do subnível: (correspondem a ); -
é o número de elétrons naquele subnível.
-
- Limites de ocupação: cada subnível comporta no máximo
elétrons. Assim: - subnível
( ) comporta elétrons; - subnível
( ) comporta elétrons; - subnível
( ) comporta elétrons.
- subnível
- Regras de preenchimento (que usamos para montar a configuração):
- Princípio de Aufbau (ordem de energia): encher os níveis do mais baixo ao mais alto. Até
a ordem relevante é , , , , . - Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos (seta para cima e para baixo em diagramas).
- Regra de Hund: em subníveis degenerados (ex.: os três orbitais
), 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.)
- Princípio de Aufbau (ordem de energia): encher os níveis do mais baixo ao mais alto. Até
Passo 3
Calcular o número total de elétrons do íon:
- Elétrons do átomo neutro:
. - Íon
tem carga : elétrons .
Portanto precisamos distribuir
elétrons seguindo as regras do passo anterior.
Passo 4
Montagem da configuração eletrônica completa preenchendo na ordem
e somando até
:
-
comporta até elétrons. Colocamos : soma acumulada . -
comporta até elétrons. Colocamos : soma acumulada . -
comporta até elétrons. Colocamos : soma acumulada . -
comporta até elétrons. Colocamos : soma acumulada . -
comporta até elétrons. Precisamos alcançar , então colocamos : soma final .
Escrevendo na notação padrão (configuração completa):
Explicação didática: cada expoente mostra quantos elétrons naquele subnível; os expoentes somam
, que é exatamente o número de elétrons do
.
Passo 5
Configuração eletrônica condensada (cerne do gás nobre):
- A configuração completa que encontramos é idêntica à do gás nobre argônio (
), que tem elétrons. - Na forma condensada substitui-se o bloco
pelo símbolo do gás nobre correspondente entre colchetes.
Portanto a configuração condensada é:
(Especificamente:
.)
Passo 6
Camada de valência e diagrama de quadrículas apenas com os elétrons de valência:
- Definição prática: camada de valência é a de maior
ocupada. Aqui é a camada de valência. Os subníveis de valência são e . - Contagem de elétrons de valência: do passo 4,
totalizam 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
e indicam spins.
Para
(um orbital, com 2 elétrons):
Para
(três orbitais
, preenchidos com 6 elétrons — todos emparelhados):
Juntando em uma linha (apenas valência):
Comentário didático: como
está cheio, não há elétrons desemparelhados na valência; isso explica a estabilidade eletrônica adicional do
, 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
. - O diagrama de quadrículas da valência mostra apenas os orbitais com
máximo e como os elétrons estão emparelhados/desemparelhados.
Resposta
(i)
(ii)
(iii)
(ii)
(iii)