1. A grande maioria dos metais se encontra em compostos sólidos chamados minerais, que passam a ser denominados minérios quando permitem bom aproveitamento industrial.
Table 1: Os principais minérios de alguns metais
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Metal Minério Substância principal
Alumínio Bauxita \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}
Cobre Calcopirita CuS.FeS
Crômio Cromita \mathrm{FeCr}_{2} \mathrm{O}_{4}
Chumbo Galena PbS
Estanho Cassiterita \mathbf{S n O}_{\mathbf{2}}
Ferro Hematita Magnetita \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3} \mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}
Manganês Pirolusita \mathbf{M n O}_{\mathbf{2}}
Zinco Blenda ZnS
(LEMBO. “Química - Realidade e Contexto”. vol.único. São Paulo: Ática, 2000. p. 525.)
A alternativa que corresponde à configuração eletrônica do íon zinco \left(\mathrm{Zn}^{+2}\right) na Blenda (\mathrm{ZnS}) é
a) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{6} 4 s^{2}
b) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{9}
c) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10} 4 s^{2}
d) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10}
e) 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{5} 4 s^{2}

Passo 1

O enunciado pede para identificar a configuração eletrônica do íon zinco \left(\mathrm{Zn}^{+2}\right) presente na blenda \mathrm{ZnS}. As alternativas dadas são (a) a (e). Informação relevante do enunciado:
  • O íon a ser considerado é \mathrm{Zn}^{+2}.
  • As alternativas mostram configurações eletrônicas completas (orbitais preenchidos).
    Não há outras informações numéricas no enunciado; será necessário usar a tabela periódica (número atômico do Zn) para resolver.

Passo 2

Conceitos básicos que vou usar (explicados de forma simples):
  • Número atômico \text{Z} é o número de elétrons no átomo neutro. Para o zinco vale \text{Z}=30 (isso vem da tabela periódica).
  • Configuração eletrônica mostra como os elétrons ocupam orbitais: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,\dots
  • Princípio de Aufbau (ordem de preenchimento): enche-se primeiro os orbitais de menor energia na sequência prática 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, …
  • Regra de Hund e princípio de exclusão de Pauli determinam como os elétrons se distribuem em subníveis, mas aqui só precisamos do número em cada subnível.
  • Ordem de remoção de elétrons em íons de metais de transição: ao formar cátions, os elétrons são removidos primeiro do orbital ns (número do nível mais externo, aqui 4s) e só depois do n-1d (a energia relativa muda ao ionizar). Em resumo: tira-se primeiro de 4s, depois de 3d.

Passo 3

Construindo a configuração do zinco neutro (\text{Z}=30) passo a passo (vou somar elétrons para ficar claro):
  • 1s^{2} → total 2.
  • 2s^{2} → total 2+2=4.
  • 2p^{6} → total 4+6=10.
  • 3s^{2} → total 10+2=12.
  • 3p^{6} → total 12+6=18.
  • 4s^{2} → total 18+2=20.
  • 3d^{10} → total 20+10=30.
Portanto a configuração do zinco neutro pode ser escrita, de forma expandida, como
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2}\;3d^{10},
ou de forma condensada como [Ar]\;4s^{2}\;3d^{10}.

Passo 4

Formação do íon \mathrm{Zn}^{+2}:
  • O íon \mathrm{Zn}^{+2} tem dois elétrons a menos que o átomo neutro. Logo o número de elétrons do íon é 30-2=28.
  • Segundo a regra de remoção para metais de transição, os dois elétrons removidos vêm do orbital 4s (o orbital 4s é o “externo” e seus elétrons são removidos antes dos do 3d).
  • Assim, removendo 2 elétrons de 4s^{2} da configuração neutra, sobra apenas o bloco 3d^{10} além dos níveis menores.

Passo 5

Escrevendo a configuração final do \mathrm{Zn}^{+2} (expandida):
1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;3d^{10}.
Contagem final: 2+2+6+2+6+10=28 elétrons, coerente com \mathrm{Zn}^{+2}.

Passo 6

Comparando com as alternativas fornecidas:
  • (a) tem 3d^{6}\;4s^{2} — não corresponde (número de elétrons diferente e distribuição errada).
  • (b) tem 3d^{9} — falta um elétron em 3d.
  • (c) é a configuração do átomo neutro [Ar]\;4s^{2}\;3d^{10}, não do íon \mathrm{Zn}^{+2}.
  • (d) coincide exatamente com a configuração que encontramos: 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;3d^{10}.
  • (e) tem 3d^{5}\;4s^{2} — claramente incorreta para zinco.
Portanto a alternativa correta é a (d).

Resposta

d)

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