a) Qual o número de elétrons desemparelhados em cada uma das espécies químicas?
b) Qual é o número de orbitai(s) vazio(s) em cada uma dos íons acima?
c) Indique os quatro números quânticos para o elétron de diferenciação do
:
d) Quais das espécies químicas:
, são isoeletrônicas?
b) Qual é o número de orbitai(s) vazio(s) em cada uma dos íons acima?
c) Indique os quatro números quânticos para o elétron de diferenciação do
d) Quais das espécies químicas:
Passo 1
Beleza, o exercício pede quatro coisinhas sobre elétrons e orbitais de algumas espécies (V³⁺, Ti²⁺ e Ca). Tem teoria de configuração eletrônica (Aufbau, Hund e Pauli), contagem de elétrons desemparelhados, orbitais vazios, números quânticos e isoeletronicidade. Vamos primeiro anotar quantos elétrons cada íon ou átomo tem, depois aplicar as regrinhas de preenchimento.
Passo 2
a) Quantos elétrons desemparelhados em V³⁺, Ti²⁺ e Ca?
-
Calcular número de elétrons de cada um:
- V (Z=23) → V³⁺ tem 23–3=20 e⁻ → configuração: [Ar] 3d²
- Ti (Z=22) → Ti²⁺ tem 22–2=20 e⁻ → configuração: [Ar] 3d²
- Ca (Z=20) → Ca⁰ tem 20 e⁻ → configuração: [Ar]
-
Como [Ar] 3d²: na subcamada 3d são 5 orbitais, cada elétron vai num orbital diferente (Hund), com spin paralelo. Então esses 2 elétrons estão cada um num orbital só deles → 2 desemparelhados em cada íon com 3d².
-
Em Ca ([Ar]) todas as subcamadas até 3p estão completas → 0 elétrons desemparelhados.
Resposta do item a):
- V³⁺ → 2 elétrons desemparelhados
- Ti²⁺ → 2 elétrons desemparelhados
- Ca → 0 elétrons desemparelhados
Passo 3
b) Quantos orbitais vazios em cada um dos íons (V³⁺ e Ti²⁺)?
- Ambos têm configuração [Ar] 3d².
- A subcamada 3d tem 5 orbitais. Só 2 estão ocupados (cada um com um elétron), logo 5–2=3 orbitais d vazios.
Resposta do item b):
- V³⁺ → 3 orbitais vazios (3d)
- Ti²⁺ → 3 orbitais vazios (3d)
Passo 4
c) Quais os quatro números quânticos do elétron de diferenciação de Ti²⁺?
- “Elétron de diferenciação” é o último que foi colocado: estamos em 3d², ou seja, o segundo elétron no 3d.
- Para qualquer elétron em 3d:
- n = 3 (nível principal)
- ℓ = 2 (subnível d)
- mℓ varia de –2 a +2; o primeiro elétron ocupa mℓ = –2, o segundo ocupa mℓ = –1 (por exemplo, seguindo ordem arbitrária de Hund)
- ms = +½ (a gente sempre coloca spin para cima primeiro)
Logo:
Passo 5
d) Quais são isoeletrônicas entre V³⁺, Ti²⁺ e Ca?
“Isoeletrônicas” significa mesma configuração eletrônica completa, não só mesma quantidade de elétrons.
- V³⁺ e Ti²⁺ têm ambas [Ar] 3d² → são isoeletrônicas entre si.
- Ca tem só [Ar] (sem 3d²) → não é isoeletrônico com eles.
Resposta
a) V³⁺: 2 desemparelhados; Ti²⁺: 2; Ca: 0
b) V³⁺: 3 orbitais 3d vazios; Ti²⁺: 3 orbitais 3d vazios
c) Para o elétron de diferenciação de Ti²⁺:
d) Só V³⁺ e Ti²⁺ são isoeletrônicas.
b) V³⁺: 3 orbitais 3d vazios; Ti²⁺: 3 orbitais 3d vazios
c) Para o elétron de diferenciação de Ti²⁺:
d) Só V³⁺ e Ti²⁺ são isoeletrônicas.