(a) Identifique os elementos da Tabela Periódica para cada configuração eletrônica descrita abaixo, e represente a distribuição dos elétrons utilizando o diagrama de caixa, indicando o número de elétrons desemparelhados para cada configuração. (b) Indique quantos elétrons de valência cada elemento possui.
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada configuração eletrônica dada:
- (a) Identificar o elemento da Tabela Periódica correspondente à configuração e representar a distribuição dos elétrons usando o diagrama de caixa, indicando o número de elétrons desemparelhados.
- (b) Indicar quantos elétrons de valência o elemento possui.
As configurações fornecidas são:
- (i)
- (ii)
- (iii)
- (iv)
Vou usar essas informações na resolução.
Passo 2
Antes de começar a desenhar diagramas e identificar os elementos, preciso explicar as regras que usamos (como se estivéssemos estudando antes da prova — objetivo: você entender e poder reproduzir):
- Princípio de Aufbau (construção): os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia. A ordem mais comum inicial é
, depois , depois , depois , etc. Neste exercício as configurações já vêm prontas, então só usamos esta regra para verificar consistência. - Princípio de Exclusão de Pauli: cada orbital comporta no máximo dois elétrons, com spins contrários. Em diagramas de caixa representamos isso por duas setas opostas:
. - Regra de Hund: em subníveis com múltiplos orbitais degenerados (por exemplo, o subnível
tem três orbitais: ), os elétrons ocupam primeiramente orbitais separados com spins paralelos (todos ) antes de se emparelhar. Isso minimiza repulsões e dá o estado de menor energia. - Elétrons desemparelhados: são os elétrons que estão sozinhos em um orbital (representados por uma única
). Para contar, basta observar orbitais com apenas uma seta. - Elétrons de valência: para elementos principais (grupos 1–18), os elétrons de valência são aqueles no maior número quântico principal
(a camada mais externa). Ex.: em a camada mais externa é , então valência = número de elétrons em e (aqui apenas → 1 elétron de valência).
Agora que as regras estão claras, aplico passo a passo a cada configuração.
Passo 3
Método para identificar o elemento a partir da configuração:
- Somo os expoentes dos orbitais para obter o número total de elétrons
(número atômico) do átomo no estado neutro. - Uso
para achar o elemento na Tabela Periódica.
Aplicarei isso a cada caso em seguida.
Passo 4
- Calcular número de elétrons:
-
(do ) (do ) . - Logo
.
-
- Identificar elemento:
- O elemento com
é o lítio, .
- O elemento com
- Diagrama de caixa (cada orbital mostrado com suas ocupações; uso setas para spins):
-
(completo) -
(um elétron) - Não há elétrons em
neste caso. - Em notação compacta:
;\ . - (Na prova, desenhe um quadradinho para cada orbital e dentro coloque
ou .)
-
- Elétrons desemparelhados:
- Há apenas um orbital com um único elétron:
com . Portanto elétrons desemparelhados .
- Há apenas um orbital com um único elétron:
- Elétrons de valência:
- Camada externa é
. Aqui há e zero em → valência .
- Camada externa é
Passo 5
- Calcular número de elétrons:
-
. Logo .
-
- Identificar elemento:
-
é o neônio, .
-
- Diagrama de caixa:
-
-
-
(os três orbitais totalmente ocupados) - Em notação compacta:
.
-
- Elétrons desemparelhados:
- Todos os orbitais estão emparelhados → elétrons desemparelhados
.
- Todos os orbitais estão emparelhados → elétrons desemparelhados
- Elétrons de valência:
- Camada externa é
. Soma em e : . Portanto valência .
- Camada externa é
Passo 6
- Calcular número de elétrons:
-
. Logo .
-
- Identificar elemento:
-
é o boro, .
-
- Diagrama de caixa:
-
-
-
(um elétron em um dos três orbitais ; por Hund fica sozinho em um orbital) - Em notação compacta:
.
-
- Elétrons desemparelhados:
- Apenas o único elétron no
está desemparelhado → elétrons desemparelhados .
- Apenas o único elétron no
- Elétrons de valência:
- Camada externa
: → valência .
- Camada externa
Passo 7
- Calcular número de elétrons:
-
. Logo .
-
- Identificar elemento:
-
é o magnésio, .
-
- Diagrama de caixa:
-
-
-
-
- Em notação compacta:
.
-
- Elétrons desemparelhados:
- Todos os orbitais mostrados estão emparelhados → elétrons desemparelhados
.
- Todos os orbitais mostrados estão emparelhados → elétrons desemparelhados
- Elétrons de valência:
- Camada externa é
. Aqui há e nenhum ocupado → valência .
- Camada externa é
Resposta
(i)
; diagrama:
; elétrons desemparelhados
; elétrons de valência
(ii) ; diagrama:
; elétrons desemparelhados
; elétrons de valência
(iii) ; diagrama:
; elétrons desemparelhados
; elétrons de valência
(iv) ; diagrama:
; elétrons desemparelhados
; elétrons de valência
(ii)
(iii)
(iv)