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Qual das seguintes configurações eletrônicas não é permitida para um átomo?
Escolha uma opção:
◯ a. 2 s^{2} 2 p^{6}
◯ b.
3 d^{7} 4 s^{2}
◯ c.
3 s^{2} 3 p^{7}
◯ d.
3 d^{1} 04 s^{2} 4 p^{5}
◯ e.
1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{1}

Passo 1

O enunciado pergunta: “Qual das seguintes configurações eletrônicas não é permitida para um átomo?” e fornece as opções abaixo (vou escrevê-las exatamente como aparecem, em notação de configuração):
  • (a) 2s^{2}\;2p^{6}
  • (b) 3d^{7}\;4s^{2}
  • (c) 3s^{2}\;3p^{7}
  • (d) 3d^{1}0\;4s^{2}\;4p^{5} (observação: foi escrito assim no enunciado; vou interpretar a intenção padrão como uma configuração com expoentes inteiros)
  • (e) 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{1}
O que o problema pede: identificar qual dessas configurações é impossível (ou seja, que viola as regras de quantização de elétrons em subshells).

Passo 2

Relembrando a regra fundamental sobre quantidades máximas de elétrons em cada tipo de subshell:
  • Cada orbital comporta no máximo 2 elétrons (princípio de exclusão de Pauli: dois elétrons por orbital com spins opostos).
  • O número de orbitais de um subshell depende do número quântico azimutal l. O número de orbitais é 2l+1.
  • Portanto, a capacidade máxima de elétrons de um subshell é
\text{capacidade} = 2\,(2l+1).
Agora relacionando l com os tipos de subshell:
  • Para subshell s: l=0 → número de orbitais 2\cdot0+1=1 → capacidade 2\cdot1=2. Então s admite no máximo 2 elétrons.
  • Para subshell p: l=1 → número de orbitais 2\cdot1+1=3 → capacidade 2\cdot3=6. Então p admite no máximo 6 elétrons.
  • Para subshell d: l=2 → número de orbitais 2\cdot2+1=5 → capacidade 2\cdot5=10. Então d admite no máximo 10 elétrons.
  • (Para referência: f tem capacidade 14, mas não aparece aqui.)
Resumo útil: s → máximo 2; p → máximo 6; d → máximo 10.

Passo 3

Aplicando a regra acima: qualquer configuração que atribua a um subshell um número de elétrons maior que sua capacidade é inválida/impossível. Não precisamos aqui considerar ordem de preenchimento (Aufbau) ou estados excitados para decidir se uma configuração é “permitida” no sentido de física: o que é estritamente proibido é exceder a capacidade de um subshell.

Passo 4

Verificação opção a:
  • 2s^{2}\;2p^{6}.
  • 2s^{2} tem 2 elétrons em s (capacidade 2) → OK.
  • 2p^{6} tem 6 elétrons em p (capacidade 6) → OK.
    Conclusão: a opção (a) é permitida (ex.: configurações de gás nobre neon).

Passo 5

Verificação opção b:
  • 3d^{7}\;4s^{2}.
  • 3d^{7} coloca 7 elétrons em d (capacidade 10) → OK.
  • 4s^{2} coloca 2 elétrons em s (capacidade 2) → OK.
    Conclusão: a opção (b) é permitida.

Passo 6

Verificação opção c:
  • 3s^{2}\;3p^{7}.
  • 3s^{2} tem 2 elétrons em s → OK.
  • 3p^{7} tenta colocar 7 elétrons em um subshell p, mas a capacidade máxima de p é 6.
    Portanto 3p^{7} excede o limite de 6 elétrons por subshell p e é impossível para qualquer átomo.
    Conclusão: a opção (c) é proibida/inválida.

Passo 7

Verificação opção d:
  • A escrita no enunciado foi 3d^{1}0\;4s^{2}\;4p^{5} (parece indicar 3d^{10}\;4s^{2}\;4p^{5}).
  • Mesmo interpretando como 3d^{10}\;4s^{2}\;4p^{5}: 3d^{10} (capacidade 10) → OK; 4s^{2} → OK; 4p^{5} (≤6) → OK.
    Conclusão: a opção (d), interpretada de forma natural, é permitida.

Passo 8

Verificação opção e:
  • 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{1}.
  • 1s^{2} → OK; 2s^{2} → OK; 2p^{1} tem 1 elétron (≤6) → OK.
    Conclusão: a opção (e) é permitida.

Passo 9

Resumo final da checagem: apenas a opção (c) contém um subshell com número de elétrons superior à capacidade permitida ( 3p^{7} com mais de 6 elétrons). As demais opções, analisadas pelo limite de capacidade de cada subshell, são possíveis.

Resposta

c

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