Questão 31. Explique as seguintes observações experimentais:
A configuração eletrônica do Ti é [\mathrm{Ar}] 3 d^{2} 4 s^{2} mas a do \mathrm{Cr}^{2+} é [\mathrm{Ar}] 3 d^{4}.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que o átomo de titânio neutro tem configuração eletrônica
[\mathrm{Ar}]\,3d^2\,4s^2
enquanto o íon \mathrm{Cr}^{2+} tem
[\mathrm{Ar}]\,3d^4
O conteúdo aqui envolve a ordem de preenchimento dos orbitais atômicos (princípio de Aufbau) e como essa ordem se inverte na ionização (remoção de elétrons).

Passo 2

No átomo neutro, ao preencher os orbitais, o 4s fica ligeiramente mais baixo em energia que o 3d. Por isso seguimos:
\ldots\to 3d\to 4s
e no caso do Ti (Z =22) inserem-se primeiro dois elétrons em 3d e depois dois em 4s, resultando em
[\mathrm{Ar}]\,3d^2\,4s^2.

Passo 3

Ao formar íons, a ordem relativa de energia muda: o orbital 3d torna-se mais estável (mais baixo) que o 4s. Consequentemente, na ionização os elétrons são arrancados primeiro de 4s (maior energia) e só depois de 3d.

Passo 4

No Cr neutro (Z =24) a configuração é
[\mathrm{Ar}]\,3d^5\,4s^1.
Para chegar a \mathrm{Cr}^{2+} perde-se primeiro o elétron de 4s e em seguida um de 3d, restando
[\mathrm{Ar}]\,3d^4.

Resposta

A diferença se explica porque, embora em átomos neutros o 4s seja preenchido antes do 3d, na ionização o 4s fica de maior energia e seus elétrons são removidos primeiro, levando o \mathrm{Cr}^{2+} a ter configuração [\mathrm{Ar}]\,3d^4.

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