Faça a distribuição em quadrículas (elétrons em caixas) para os elétrons de valência de cada um dos seguintes elementos e indique o número de elétrons desemparelhados de cada um:
Fe;
Fe;
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o elemento ferro (Fe):
- Fazer a distribuição em quadrículas (diagrama de caixas) apenas para os elétrons de valência.
- Indicar o número de elétrons desemparelhados dessa distribuição.
Informações dadas/implícitas:
- O elemento é o ferro, símbolo
.
Passo 2
Determinar quantos elétrons tem o ferro e sua configuração eletrônica básica (para saber quais são os elétrons de valência).
- O número atômico do ferro é
, ou seja, tem elétrons. - A configuração eletrônica (pela ordem de preenchimento) é
Aqui
representa a configuração do argônio ocupando as camadas internas até
. Não precisamos desenhar essas camadas internas porque o enunciado pede só os elétrons de valência.
Passo 3
Definir quais orbitais consideramos valência para o ferro e quantos elétrons eles têm.
- Para metais de transição como o ferro, é usual considerar elétrons de valência os do orbital
mais externo e os do orbital . Para o ferro isso significa considerar os elétrons em e em . - Pelas potências da configuração acima, os elétrons de valência são
ou seja, um total de
elétrons de valência.
Passo 4
Regras para montar a distribuição em quadrículas (caixas), passo a passo e com explicação didática.
- Pauli: cada orbital (cada caixa) comporta no máximo dois elétrons com spins opostos; representamos spins por
e . - Hund: ao preencher orbitais degenerados (mesma energia, como os cinco orbitais
), coloca-se primeiro um elétron por orbital com spins paralelos ( ) até que todos tenham um elétron; só depois começam a emparelhar ( ). - Número de orbitais: o subnível
tem orbital (1 caixa); o subnível tem orbitais (5 caixas).
Aplicando essas regras:
- Para
: a caixa receberá dois elétrons emparelhados: . - Para
: existem caixas. Colocamos primeiro elétrons como em cada caixa (um em cada), depois o 6.º elétron deve emparelhar em uma das caixas já ocupadas. O resultado é: quatro caixas com um elétron ( ) e uma caixa com dois elétrons ( ).
Passo 5
Escrever explicitamente o diagrama em caixas (somente para os elétrons de valência) usando a notação de caixas com setas:
- Caixa
:
- Caixas
(cinco orbitais do subnível ; ordem das caixas arbitrária, mostrando a ocupação final):
Observação: esta distribuição segue Hund (primeiro um em cada orbital) e depois um emparelhamento, resultando em exatamente quatro orbitais
com um elétron desemparelhado cada.
Passo 6
Contar os elétrons desemparelhados a partir do diagrama:
- No
não há elétrons desemparelhados (estão emparelhados: ). - No
há quatro caixas com um cada — portanto elétrons desemparelhados. - Total de elétrons desemparelhados em
(considerando os elétrons de valência) é .
Resposta
Número de elétrons desemparelhados: