Indique o conjunto dos 4 números quânticos para as seguintes espécies iônicas:
b) { }_{16} \mathrm{~S}^{-2}

Passo 1

O enunciado pede: para a espécie iônica { }_{16}\mathrm{S}^{-2}, indicar o conjunto dos quatro números quânticos. Informações dadas/implícitas que vamos usar:
  • O número atômico do enxofre é Z=16.
  • A carga da espécie é -2, ou seja, a espécie tem dois elétrons a mais que o átomo neutro.

Passo 2

Calcular o número de elétrons da espécie. O átomo neutro de enxofre tem Z=16 elétrons. Como a íon tem carga -2, adicionam-se dois elétrons:
\text{nº de elétrons} = 16 + 2 = 18.ºé

Passo 3

Determinar a configuração eletrônica do íon com 18 elétrons. Usando a regra de Aufbau (preencher níveis do menor para o maior energia) e o princípio de Pauli, os 18 elétrons ocupam:
1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6.
Essa configuração é isoelectrônica com o gás nobre argônio.

Passo 4

Identificar a camada/subcamada que contém os elétrons de maior energia (elétron “externo”). Na configuração \,3p^6\, a subcamada \,3p\, está completa e é a camada de maior número quântico principal n presente. Portanto o(s) elétron(s) mais externos pertencem a \,n=3 e a subcamada p (isto é, l=1).

Passo 5

Relembrar os quatro números quânticos e seus significados e valores permitidos:
  • Principal: \,n\in\mathbb{N}\,,\\ n\ge1. Determina a camada (energia radial).
  • Azimutal (ou orbital): \,l\in\{0,1,\dots,n-1\}. Define o tipo de orbital: l=0 ( s), l=1 ( p), l=2 ( d), etc.
  • Magnético: \,m_l\in\{-l,\,-l+1,\,\dots,\,0,\,\dots,\,l-1,\,l\}. Identifica a orientação do orbital dentro da subcamada.
  • Spin: \,m_s\in\{+\tfrac{1}{2},\,-\tfrac{1}{2}\}. Indica o sentido do spin do elétron.
No caso de um elétron em \,3p\, (onde l=1), os valores possíveis de m_l são -1,0,+1. Para uma subcamada \,p^6\, todos esses orbitais estão ocupados por dois elétrons cada (spins opostos), então existem seis elétrons possíveis na subcamada com combinações de m_l e m_s.

Passo 6

Escolher um conjunto específico de números quânticos para um elétron “externo” (habitualmente escolhe-se um dos elétrons da subcamada mais externa). Como a subcamada \,3p\, está completa, qualquer uma das seis combinações é válida como descrição de um dos elétrons externos. Uma escolha padrão e totalmente válida é:
n=3,\quad l=1,\quad m_l=+1,\quad m_s=+\tfrac{1}{2}.
Essa escolha corresponde a um dos elétrons ocupando o orbital \,3p com orientação m_l=+1 e spin para cima m_s=+\tfrac{1}{2}. Se preferir, poderiam ser usados m_l=0 ou m_l=-1 e/ou m_s=-\tfrac{1}{2}; todas essas são possíveis e igualmente corretas para diferentes elétrons da subcamada 3p^6.

Resposta

n=3,\; l=1,\; m_l=+1,\; m_s=+\tfrac{1}{2}

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