- O íon
tem grande importância em alguns sistemas biológicos. O transporte de oxigênio em muitos invertebrados é realizado por compostos contendo cobre. Indique a afirmativa verdadeira para o estado fundamental do íon
.
a) O número de elétrons desemparelhados é zero (0) e o íon
é diamagnético.
b) O número de elétrons desemparelhados é três (3) e o íon é paramagnético.
c) O número de elétrons desemparelhados é um (1) e o íon é paramagnético.
d) O número de elétrons desemparelhados é três
(3) e o íon é diamagnético.
e) O número de elétrons desemparelhados é dois
(2) e o íon é paramagnético.
a) O número de elétrons desemparelhados é zero (0) e o íon
b) O número de elétrons desemparelhados é três (3) e o íon é paramagnético.
c) O número de elétrons desemparelhados é um (1) e o íon é paramagnético.
d) O número de elétrons desemparelhados é três
(3) e o íon é diamagnético.
e) O número de elétrons desemparelhados é dois
(2) e o íon é paramagnético.
Passo 1
O enunciado pede para indicar qual afirmação é verdadeira sobre o estado fundamental do íon
. As informações relevantes e as alternativas são:
- Pergunta: qual é o número de elétrons desemparelhados do íon
no seu estado fundamental e se o íon é paramagnético ou diamagnético? - Alternativas:
a) O número de elétrons desemparelhados é zeroe o íon é diamagnético.
b) O número de elétrons desemparelhados é trêse o íon é paramagnético.
c) O número de elétrons desemparelhados é ume o íon é paramagnético.
d) O número de elétrons desemparelhados é trêse o íon é diamagnético.
e) O número de elétrons desemparelhados é doise o íon é paramagnético.
Passo 2
Identificar a configuração eletrônica do átomo neutro de cobre e entender a remoção de elétrons ao formar o cátion. Dados importantes:
- O número atômico do cobre é
(ou seja, o átomo neutro tem elétrons). - A configuração eletrônica observada para o cobre neutro é
.
Explicação didática rápida: ao preencher os orbitais usamos o princípio de Aufbau (preencher orbitais de menor energia primeiro), o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund. O cobre é um caso típico que apresenta a configuraçãoem vez de porque um subnível completamente preenchido dá uma estabilização extra que faz com que a configuração com seja a mais estável experimentalmente.
Passo 3
Formação do íon
: remover dois elétrons do átomo neutro.
- Ordem de remoção em cátions: os elétrons do orbital
são removidos antes dos do , mesmo que na construção do átomo tenha sido preenchido primeiro. Assim:
Removendo um elétron (formando
):
Removendo mais um elétron (formando
):
Portanto, a configuração eletrônica do íon
no estado fundamental é
. (Peguei a informação da configuração do átomo neutro e apliquei a regra de remoção de elétrons para cátions.)
Passo 4
Contar os elétrons desemparelhados em
. Conceitos usados:
- O subnível
possui orbitais distintos; cada orbital pode comportar no máximo elétrons (um com spin para cima e outro com spin para baixo), totalizando até elétrons em . - Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados, coloca-se primeiro um elétron em cada orbital com spins paralelos (maximizar spin total) e só depois começam as emparelhamentos.
Aplicando a Hund para
:
- Coloca-se um elétron em cada um dos
orbitais ( elétrons, todos desemparelhados). - Restam
elétrons a inserir; esses irão parear elétrons em quatro desses orbitais, formando pares. - Assim,
orbitais ficam com dois elétrons (pares) e orbital fica com apenas um elétron (desemparelhado).
Contagem: há exatamente
elétron desemparelhado no
.
Passo 5
Ligar o número de elétrons desemparelhados à propriedade magnética:
- Definição prática: espécies com pelo menos um elétron desemparelhado são paramagnéticas (são atraídas por campo magnético). Espécies com todos os elétrons pareados são diamagnéticas (levemente repelidas por campo magnético).
- Como
tem elétron desemparelhado, o íon é paramagnético.
Resposta
c) O número de elétrons desemparelhados é um (1) e o íon é paramagnético.