Fornecer a configuração eletrônica dos seguintes elementos:
\mathrm{Al}(\mathrm{Z}=13), \mathrm{Ca}(\mathrm{Z}=20), \mathrm{Fe}(\mathrm{Z}=26), \mathrm{Fe}^{2+}

Passo 1

O enunciado pede a configuração eletrônica dos seguintes átomos/íon, e fornece seus números atômicos:
\mathrm{Al} com Z=13,
\mathrm{Ca} com Z=20,
\mathrm{Fe} com Z=26,
e \mathrm{Fe}^{2+}.
Lista de pedidos (clarinho): obter a configuração eletrônica de cada um desses quatro casos.

Passo 2

Antes de começar a montar as configurações, vamos revisar as regras básicas (sem pressa — eu te explico como se fosse uma receita):
  • Cada elétron ocupa um orbital identificado por três números quânticos; aqui vamos usar apenas a notação de camadas/órbitais: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,\dots.
  • Capacidade de cada tipo de orbital: \text{orbital }s:\;2\text{ elétrons},\qquad \text{orbital }p:\;6\text{ elétrons},\qquad \text{orbital }d:\;10\text{ elétrons}.éééEssa regra vem da fórmula 2(2\ell+1), onde \ell é o subnível (para s, \ell=0; p, \ell=1; d, \ell=2).
  • Princípio de Aufbau (preenchimento): preenchemos os orbitais do menor para o maior nível de energia na ordem usual: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < \dotsVou usar essa ordem para distribuir os elétrons.
  • Princípio de Pauli: cada orbital comporta no máximo 2 elétrons com spins opostos.
  • Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (por exemplo, os três 2p ou os cinco 3d), colocamos primeiro um elétron em cada orbital com mesmo spin e só depois emparelhamos.
    Essas regras juntas nos permitem construir a configuração colocando Z elétrons (ou Z- carga para íons) seguindo a ordem de energia.

Passo 3

Como aplicar na prática (passo-a-passo prático que você vai repetir na prova):
  1. Determine o número total de elétrons: para átomos neutros é Z; para um íon, subtrai a carga positiva (ex.: \mathrm{Fe}^{2+} tem 26-2=24 elétrons).
  2. Preencha os orbitais seguindo a ordem do Passo 2, respeitando capacidades.
  3. Observação importante para íons de metais de transição: quando formam cátions, os elétrons do orbital 4s são removidos antes dos elétrons 3d. Ou seja, embora 4s seja preenchido antes de 3d em átomos neutros, ao oxidar um elemento de transição primeiro saem os elétrons de 4s.

Passo 4

Montagem detalhada para \mathrm{Al} ( Z=13):
  • Começamos pela sequência: 1s\;(\text{até }2),\;2s\;(\text{até }2),\;2p\;(\text{até }6),\;3s\;(\text{até }2),\;3p\;(\text{até }6).ééééé
  • Contagem prática: 1s^2 \Rightarrow 2\\ \text{elétrons (restam }13-2=11),é
2s^2 \Rightarrow 2\\ \text{elétrons (restam }11-2=9),é
2p^6 \Rightarrow 6\\ \text{elétrons (restam }9-6=3),é
3s^2 \Rightarrow 2\\ \text{elétrons (restam }3-2=1),é
\text{logo sobra }1\\ \text{elétron para }3p.é
  • Resultado final (forma longa): \mathrm{Al}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1.
  • Forma condensada usando o gás nobre correspondente ( \mathrm{Ne} tem 10 elétrons): \mathrm{Al}:\;[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^1.

Passo 5

Montagem detalhada para \mathrm{Ca} ( Z=20):
  • Já sabemos até 3p^6 somam 18 elétrons. Restam 20-18=2.
  • O próximo orbital na ordem é 4s, que comporta até 2 elétrons.
  • Preenchendo: 4s^2 \Rightarrow \text{os 2 elétrons que faltavam}.é
  • Resultado longo: \mathrm{Ca}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2.
  • Forma condensada com o gás nobre \mathrm{Ar} ( 18 elétrons): \mathrm{Ca}:\;[\mathrm{Ar}]\,4s^2.

Passo 6

Montagem detalhada para \mathrm{Fe} ( Z=26):
  • Até [\mathrm{Ar}] temos 18 elétrons. Faltam 26-18=8.
  • Seguindo a ordem, os próximos orbitais são 4s (até 2) e 3d (até 10).
  • Preenchendo esses 8 elétrons: 4s^2 \Rightarrow 2\\ \text{elétrons} \quad (\text{restam }8-2=6),é
3d^6 \Rightarrow \text{os 6 elétrons restantes no subnível }3d.éí
  • Resultado longo: \mathrm{Fe}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^6.
  • Forma condensada: \mathrm{Fe}:\;[\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^6.
  • Comentário didático rápido: no \mathrm{3d^6} os elétrons ocupam os cinco orbitais d obedecendo Hund; com 6 elétrons haverá emparelhamento em um orbital e, portanto, 4 elétrons desemparelhados (isso é útil se te pedirem spin magnético).

Passo 7

Montagem detalhada para \mathrm{Fe}^{2+}:
  • Primeiro compute o número de elétrons: \mathrm{Fe} neutro tem Z=26; \mathrm{Fe}^{2+} tem 26-2=24 elétrons.
  • Regra prática para íons de metais de transição: removem-se primeiro os elétrons do orbital 4s, depois os do 3d.
  • Partindo da configuração neutra [\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^6, retiramos dois elétrons do 4s: \mathrm{Fe}^{2+}:\;[\mathrm{Ar}]\,3d^6.
  • Resultado longo (explicito se preferir): \mathrm{Fe}^{2+}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^6.

Passo 8

Resumo rápido para gravar na prova (a versão “cola” mental):
  • Conte os elétrons ( Z ou Z- carga).
  • Preencha por ordem: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,\dots.
  • Para cátions de transição: remova 4s antes de 3d.
  • Use notação condensada com o gás nobre para ficar curto e limpo.

Resposta

\mathrm{Al}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1 [\,\mathrm{Ne}\,]\,3s^2\,3p^1
\mathrm{Ca}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2 [\,\mathrm{Ar}\,]\,4s^2
\mathrm{Fe}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^6 [\,\mathrm{Ar}\,]\,4s^2\,3d^6
\mathrm{Fe}^{2+}:\;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^6 [\,\mathrm{Ar}\,]\,3d^6

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