Questão 5. Determine a configuração eletrônica dos íons
e
formados durante a síntese do NaCl. Qual é a configuração de gás nobre que cada íon alcança? Descreva o processo de transferência eletrônica.
Passo 1
O enunciado pede três coisas: (1) determinar a configuração eletrônica do íon
formado na síntese do NaCl; (2) determinar a configuração eletrônica do íon
formado; (3) dizer qual configuração de gás nobre cada íon alcança e descrever o processo de transferência eletrônica.
Informações relevantes fornecidas ou necessárias (valores que vou usar):
Informações relevantes fornecidas ou necessárias (valores que vou usar):
- Número atômico de
: . - Número atômico de
: . - Ordem de preenchimento de orbitais até a terceira camada:
.
Nada mais foi fornecido; com esses dados dá para montar as configurações e explicar a transferência.
Passo 2
Breve revisão didática (princípios que uso):
- A configuração eletrônica de um átomo descreve como os elétrons ocupam orbitais com base no princípio de Aufbau (preencher orbitais de menor energia primeiro), no princípio de exclusão de Pauli e na regra de Hund.
- Em químicos inorgânicos costuma-se usar a notação de gás nobre para abreviar a parte interna preenchida (por exemplo
representa ). - O elétron mais fracamente ligado (o que sai primeiro quando um metal forma um cátion) é o elétron de maior energia na camada eletrônica externa (o eletrón de valência). Para
isso é o elétron em . - Quando um halogênio ganha um elétron, esse elétron completa a subcamada
no caso do cloro.
Agora, com essas regras, vamos construir as configurações fundamentais.
Passo 3
Configuração eletrônica do átomo neutro de
:
-
tem elétrons. Preenchendo na ordem obtemos:
- Usando a notação de gás nobre:
pois
contém
elétrons.
Passo 4
Formação do cátion
e sua configuração:
- Ao formar
, o sódio perde um elétron. O elétron removido é o de maior energia, o único elétron em . Então removemos da configuração neutra. - Assim:
- Comentário didático:
tem elétrons, portanto alcança a configuração eletrônica do gás nobre .
Passo 5
Configuração eletrônica do átomo neutro de
:
-
tem elétrons. Preenchendo:
- Em notação de gás nobre:
Passo 6
Formação do ânion
e sua configuração:
-
ganha um elétron para completar a subcamada . Adicionando um elétron a obtemos . - Assim:
- Comentário didático:
tem elétrons, alcançando a configuração do gás nobre .
Passo 7
Descrição didática e qualitativa do processo de transferência eletrônica na síntese do NaCl:
- O sódio metálico possui um elétron de valência fraco em
; perder esse elétron forma e exige energia chamada energia de ionização. - O cloro, sendo um halogênio com alta afinidade eletrônica, tem tendência a ganhar um elétron; ao receber um elétron libera energia (afinidade eletrônica) e forma
. - No conjunto reação
(ou combinando átomo-a-átomo), há transferência do elétron de para :
- Após a transferência,
e se atraem por forças eletrostáticas (ligaçao iônica), formando a rede cristalina do NaCl. A estabilização adicional vem da energia de rede (lattice energy) liberada quando os íons se organizam em sólido — essa energia compensa, no balanço energético, parte da energia gasta para ionizar , tornando o processo global energeticamente favorável. - Em termos simples: um elétron vai do orbital
de para o orbital de , cada átomo alcança uma configuração de gás nobre e o resultado é atração eletrostática entre os íons.
Passo 8
Resumo final para memorizar (forma curta que cai muito em prova):
-
(perdeu , fica com elétrons). -
(ganhou um elétron em , fica com elétrons). - Transferência: elétron de
→ ; formação de íons e ligação iônica por atração eletrostática; estabilidade extra pela energia de rede.