O “princípio de exclusão de Pauli” determina que cada orbital atômico não pode ser ocupado por mais de dois elétrons e que dois elétrons em um átomo não podem ter o mesmo conjunto de números quânticos. Sendo assim, qual é o elemento químico correspondente ao átomo que possui um único elétron no orbital mais energético com o seguinte conjunto de números quânticos:
e
?
Co
Sr
Ti
Zr
Sr
Ti
Zr
Passo 1
O enunciado dá o conjunto de números quânticos do elétron mais energético:
. Ele pergunta qual elemento químico corresponde a um átomo que tem um único elétron no orbital mais energético com esse conjunto de números quânticos. As alternativas são
,
,
e
.
Passo 2
Entender o que cada número quântico significa (explicação passo a passo, tipo aula rápida).
-
é o número quântico principal. Indica o nível de energia e, grosseiramente, a “camada” eletrônica. Valores: . -
é o número quântico azimutal (ou secundário). Ele determina o tipo de orbital: é orbital , é orbital , é orbital , é orbital . Então, significa que o elétron está em um orbital do tipo . -
é o número quântico magnético. Para um dado , os valores possíveis são . Aqui apenas especifica qual das cinco orientações do orbital (no caso de , os valores são ). -
é o número quântico de spin; pode ser ou . Aqui indica spin “para cima”.
Conclusão dessa etapa: o elétron descrito está em um orbital
(porque
e
).
Passo 3
Identificar em que parte da tabela periódica aparecem elétrons em orbitais
. Os orbitais
começam a ser ocupados pelos elementos do bloco d da quinta linha (após o gás nobre
), ou seja, pelos elementos de número atômico a partir de
(Ítrio,
) em diante (serie 4d:
até
). Portanto, somente elementos na região dos metais de transição da quinta linha têm elétrons em
.
Passo 4
Agora vamos analisar as alternativas, escrevendo a configuração eletrônica resumida (usando notação do gás nobre) para verificar quem tem elétrons em
. Vou mostrar cada configuração e explicar por que cada alternativa é eliminada ou mantida:
-
( ): configuração . Aqui os elétrons são , não . Então não é a alternativa correta. -
( ): configuração . Novamente, os elétrons são , não . Eliminar. -
( ): configuração . Não há elétrons ocupados em . Eliminar. -
( ): configuração típica . Aqui aparecem elétrons no subnível , ou seja, pertence à série 4d e possui elétrons em .
Observação didática: o enunciado pede um átomo que possui um elétron no orbital mais energético com os números quânticos dados. O importante para identificar o elemento é localizar quem tem elétrons no subnível
. Entre as alternativas, só
é da série 4d e tem ocupação em
; as outras não têm elétrons
.
Passo 5
Interpretando cuidadosamente a frase “um único elétron no orbital mais energético com o conjunto de números quânticos…”: o que nos interessa é que exista um elétron com esses números quânticos em um orbital
que seja o orbital mais energético (ou, de forma prática para a prova, que o átomo tenha elétrons em
). Entre as alternativas, somente
satisfaz a condição de possuir elétrons no subnível
. Por isso escolhemos
.