Observações realizadas durante eclipses solares permitiram a constatação de uma emissão característica de cor verde na coroa solar. No século XIX, esse resultado levou a comunidade científica a acreditar na existência de um novo elemento químico, o qual foi denominado coronium, por causa da origem de sua descoberta. Apenas no início do século XX, evidências mostraram que esse elemento não existe, e a emissão verde, na realidade, deve-se à presença do íon de ferro altamente ionizado Fe^13+ (Fe, Z = 26). Considerando os valores de Z para Ne = 10, Ar = 18 e Kr = 36, a distribuição eletrônica de mais baixa energia desse íon altamente ionizado é:
b) [Ne] 3 s^2 3 p^6 3 d^5

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um íon de ferro bem carregado, o Fe^13+, e nos pede para descobrir qual é a distribuição eletrônica de menor energia desse íon. A matéria aqui envolve configuração eletrônica e íonização de átomos. Para resolver, a gente vai precisar saber como os elétrons são organizados nas camadas ao redor do átomo e como a perda de elétrons afeta essa organização.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa Fe^13+. O número 13 com o sinal de mais indica que o átomo de ferro perdeu 13 elétrons, ficando com uma carga positiva de +13. O ferro (Fe) tem número atômico Z = 26, ou seja, um átomo neutro de ferro tem 26 elétrons.

Passo 3

Como o íon perdeu 13 elétrons, vamos subtrair esse valor do número original de elétrons:
26 elétrons - 13 elétrons = 13 elétrons ééé
Então, o íon Fe^13+ tem 13 elétrons.

Passo 4

Agora, precisamos distribuir esses 13 elétrons nas diferentes camadas e subníveis de energia. A distribuição eletrônica segue a ordem de preenchimento dos orbitais, que geralmente segue a regra aufbau, além de considerar a plicidade de Hund e o princípio de exclusão de Pauli.
As camadas são preenchidas na ordem:
  1. 1s
  2. 2s
  3. 2p
  4. 3s
  5. 3p
  6. 3d
  7. 4s
  8. 4p, e assim por diante.

Passo 5

Vamos distribuir os 13 elétrons:
  1. Camada 1 ( 1s): 2 elétrons
  2. Camada 2 ( 2s): 2 elétrons
  3. Camada 2 ( 2p): 6 elétrons
  4. Camada 3 ( 3s): 2 elétrons
  5. Camada 3 ( 3p): 1 elétron
Total: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13 elétrons
Nesse ponto, todas as camadas inferiores estão preenchidas, então restam 1 elétron para a camada 3p.

Passo 6

Então, a configuração eletrônica completa para Fe^13+ fica:
[Ne],3s^2,3p^1
Onde [Ne] representa as camadas completas do Neônio, que são 1s^2,2s^2,2p^6.

Passo 7

Agora, vamos comparar com a opção fornecida:
b) [Ne],3s^2,3p^6,3d^5
Vamos somar os elétrons dessa configuração:
  • [Ne]: 10 elétrons
  • 3s^2: 2 elétrons
  • 3p^6: 6 elétrons
  • 3d^5: 5 elétrons
Total: 10 + 2 + 6 + 5 = 23 elétrons
Mas lembra que nosso íon tem apenas 13 elétrons. Portanto, essa configuração está errada para Fe^13+.

Resposta

A configuração eletrônica de menor energia para o íon Fe^13+ é [Ne],3s^2,3p^1.

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