Os quatro números quânticos do elétron diferenciador de um átomo são:
, spin=
(dado= elétron emparelhado). O número atômico do átomo citado a cima é:
a) 53
b) 46
c) 43
d) 48
e) 50
a) 53
b) 46
c) 43
d) 48
e) 50
Passo 1
O enunciado dá os quatro números quânticos do elétron diferenciador:
-
-
-
- spin
(observação: o enunciado diz “elétron emparelhado”).
A pergunta: qual é o número atômico do átomo citado (escolher entre as alternativas)?
Vou listar claramente o que foi dado e o que se pede sem resolver ainda:
- Foi dado o conjunto completo de números quânticos do último elétron (o elétron diferenciador).
- Precisa-se identificar o elemento (número atômico
) cujo último elétron colocado tem esses números quânticos.
Passo 2
Entender o significado físico de cada número quântico (aula rápida e prática):
-
é o número quântico principal: indica o nível de energia principal. Aqui significa que o elétron está no quarto nível energético. -
é o número quântico azimutal (ou orbital): determina o tipo de subnível. A relação letra ↔ é: -
orbital -
orbital -
orbital -
orbital
Portanto,significa que o elétron está em um orbital do tipo .
-
-
é o número quântico magnético: pode assumir valores inteiros de até . Para , os valores possíveis são . O dado apenas indica qual dos cinco orbitais está ocupado. - spin indica a orientação do spin:
. Se o enunciado diz “elétron emparelhado”, isso significa que naquele mesmo orbital (mesmo ) já existe outro elétron com spin oposto; ou seja, esse orbital contém duas elétrons (está pareado).
Passo 3
Conseqüências imediatas para a configuração eletrônica:
- O elétron diferenciador está no subnível
(porque e ). - Como o enunciado diz “elétron emparelhado”, o orbital específico com
já tinha um elétron antes; portanto, quando este elétron foi adicionado, ao menos esse orbital passou a ter dois elétrons — ou seja, o subnível tem ocupação suficiente para permitir pareamento naquele orbital. - Capacidade dos subníveis (importante para contar elétrons):
-
comporta elétrons, -
comporta elétrons, -
comporta elétrons, -
comporta elétrons.
-
Passo 4
Onde o subnível
aparece na ordem de preenchimento (regra de Aufbau simplificada):
A sequência relevante até o é, por ordem de energia usada ao montar a configuração:
A sequência relevante até o
Isto significa que, para chegar a elétrons no
, primeiro os níveis até
(o gás nobre com
) ficam completos. Em termos práticos:
- O gás nobre criptônio
contém elétrons ( ). - Depois de
, os elétrons adicionais preenchem e então (com algumas exceções para elementos de transição, que veremos).
Passo 5
Contagem de elétrons: se o elétron diferenciador está em
, o elemento tem mais de
elétrons. Vamos ver quais alternativas têm o último elétron efetivamente no
.
Primeiro, lembrete prático de configurações (forma curta):
-
corresponde a . - Se um átomo tem configuração
, o número atômico é .
Agora examinando as alternativas e o que termina a configuração eletrônica para cada uma (valores conhecidos da tabela periódica):
-
(technécio, Tc): configuração típica é ou escrita dependendo de pequenas exceções, mas, em qualquer caso, o está meio preenchido (geralmente com elétrons desemparelhados segundo a regra de Hund). Portanto o elétron diferenciador em seria, tipicamente, um elétron desemparelhado em , não um elétron pareado (o último elétron em uma metade de preenchimento não está pareado). -
(paládio, Pd): configuração experimentalmente estável é . O fica vazio em Pd; o subnível está completamente preenchido com elétrons (todos os orbitais emparelhados). O último elétron que fecha Pd preencheu o e é um elétron pareado num orbital . -
(cádmio, Cd): configuração é . O último elétron de Cd é um elétron (ou seja, ), não . -
(estanho, Sn) e (iodo, I): ambos têm elétrons de valência em níveis ( para e ), então o elétron diferenciador tem , não .
Passo 6
Confrontando com o dado do enunciado (último elétron com
e emparelhado):
- Precisamos de um elemento cujo último elétron colocado pertence ao subnível
e que, no estado fundamental do átomo neutro, esse elétron esteja pareado (ou seja, deve ter pelo menos um orbital com par). - Das opções dadas,
( ) tem exatamente : o subnível está totalmente preenchido e, portanto, cada orbital (incluindo o orbital com ) contém dois elétrons emparelhados. Assim é perfeitamente compatível com um último elétron tendo e estando emparelhado. - As outras opções não satisfazem simultaneamente
e “elétron emparelhado” para o elétron diferenciador: -
(Cd): último elétron tem (não ). -
e : último elétron em . -
(Tc): parcialmente preenchido com elétrons, em geral o elétron diferenciador não aparece emparelhado em um orbital (metade de preenchimento implica elétrons desemparelhados segundo Hund).
-
Passo 7
Observação sobre exceções: transição e configurações eletrônicas às vezes têm pequenas anomalias (ex.: Mo, Ru, Pd, Ag). Mas justamente
é um caso clássico cuja configuração é
(e não
), o que coloca o último elétron em
e emparelhado — exatamente o que o enunciado descreve.
Resposta
b)