A distribuição eletrônica por subníveis de energia de determinado elemento químico, apresenta o subnível \underline{\mathbf{4} \mathrm{d}^{2}}, como sendo o mais energético. Sendo assim, faça o que se pede:
a) Faça a distribuição eletrônica por ordem crescente de subníveis de energia.
b) Faça a distribuição eletrônica por ordem geométrica.
c) Qual a camada de valência?
d) Quantos são os elétrons de valência?
e) Qual o número total de elétrons que o átomo deste elemento possui?
f) Qual a quantidade de camadas eletrônicas que este átomo possui?
Passo 1
O enunciado dá explicitamente que o subnível mais energético ocupado é \,4d^{2}\,.
O que é pedido:
a) Fazer a distribuição eletrônica por ordem crescente de energia (do menos energético para o mais energético).
b) Fazer a distribuição eletrônica por ordem geométrica (agrupando por camadas/principal n).
c) Identificar a camada de valência.
d) Determinar quantos são os elétrons de valência.
e) Dizer o número total de elétrons do átomo.
f) Dizer a quantidade de camadas eletrônicas que o átomo possui.
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
O subnível \,4d^{2}\, é o subnível mais energético ocupado (portanto não existem elétrons em subníveis de energia maior que esse, segundo o enunciado).
Passo 2
Primeiro, uma micro-aula rápida e prática sobre notação e capacidades (porque sei que isso às vezes confunde):
Um subnível é escrito como \,n\ell^{x}\,, onde n é o número quântico principal (a camada), \ell é a letra do subnível (s,p,d,f) e x é o número de elétrons nesse subnível.
Capacidades de cada subnível:
s comporta no máximo 2 elétrons;
p comporta no máximo 6 elétrons;
d comporta no máximo 10 elétrons;
f comporta no máximo 14 elétrons.
A camada de valência, de modo prático para este exercício, é o maior valor de n que contém elétrons OU o subnível mais energético ocupado (o enunciado deixou claro que o mais energético é \,4d^{2}\,, por isso usaremos isso para definir a camada de valência aqui).
Ordem crescente de energia (prática): preenche-se do menos energético para o mais energético. Como o enunciado afirma que \,4d^{2}\, é o mais energético ocupado, vamos listar todos os subníveis mais baixos e terminar em \,4d^{2}\,.
Passo 3
Vamos montar a distribuição preenchendo subníveis sequencialmente do mais baixo até chegar em \,4d^{2}\,. Vou somar os elétrons passo a passo para ficar bem claro (cada soma mostrada é o total parcial de elétrons):
\,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.
\,4p^{6}\, → total =30+6=36.
\,4d^{2}\, (subnível mais energético, dado) → total =36+2=38.
Portanto, seguindo o preenchimento até o subnível mais energético informado, o átomo tem 38 elétrons no total. (Mostrei as somas passo a passo para que você consiga reproduzir isso na prova.)
Passo 4
Resposta da parte (a): distribuição por ordem crescente de energia (do menos energético ao mais energético), colocando os subníveis na sequência que preenchemos:
Resposta da parte (c): camada de valência — definição aplicada aqui:
Como o enunciado informou que o subnível mais energético ocupado é \,4d^{2}\,, a camada de valência corresponde a n=4.
Logo, a camada de valência é \,n=4.
Passo 7
Resposta da parte (d): elétrons de valência — contagem dos elétrons na camada de valência n=4:
Na camada n=4 temos os subníveis \,4s^{2},\;4p^{6},\;4d^{2}. Somando:
4s^{2}+4p^{6}+4d^{2} \Rightarrow 2+6+2 = 10.
Portanto, há 10 elétrons de valência (considerando aqui todos os elétrons na camada n=4, já que o enunciado colocou \,4d^{2}\, como o mais energético).
Passo 8
Resposta da parte (e): número total de elétrons do átomo — já somado no Passo 3:
\text{Total de elétrons} = 38.é
Passo 9
Resposta da parte (f): quantidade de camadas eletrônicas — é o maior n ocupado. Como ocupamos até n=4, o átomo possui 4 camadas eletrônicas.
Resposta
a) 1s^{2},\\\ 2s^{2},\\\ 2p^{6},\\\ 3s^{2},\\\ 3p^{6},\\\ 4s^{2},\\\ 3d^{10},\\\ 4p^{6},\\\ 4d^{2}
b) n=1:\\\ 1s^{2} \newline n=2:\\\ 2s^{2}\\\ 2p^{6} \newline n=3:\\\ 3s^{2}\\\ 3p^{6}\\\ 3d^{10} \newline n=4:\\\ 4s^{2}\\\ 4p^{6}\\\ 4d^{2}
c) Camada de valência: n=4
d) Elétrons de valência: 10
e) Número total de elétrons: 38
f) Quantidade de camadas eletrônicas: 4