3.6- Represente a configuração eletrônica no estado fundamental para os seguintes elementos:
(b) Fe

Passo 1

O que o enunciado pede: representar a configuração eletrônica no estado fundamental do elemento ferro (Fe).
Informações dadas / necessárias que vou usar:
  • Símbolo do elemento: \mathrm{Fe}.
  • Número atômico do ferro (número de prótons = número de elétrons em átomo neutro): Z=26. Portanto precisamos posicionar 26 elétrons nos orbitais, obedecendo às regras da distribuição eletrônica.

Passo 2

Conceitos básicos que vou usar (explicados de forma simples):
  • Um elétron é descrito por orbitais caracterizados por números quânticos n (nível principal) e \ell (subnível: s,p,d,f correspondem a \ell=0,1,2,3).
  • Capacidade de cada subnível:
    • s comporta até 2 elétrons;
    • p comporta até 6 elétrons;
    • d comporta até 10 elétrons;
    • f comporta até 14 elétrons.
  • Princípio de exclusão de Pauli: em um mesmo orbital só podem existir até dois elétrons, com spins opostos.
  • Regra de Hund: em subníveis degenerados (como os cinco orbitais d), primeiro se coloca um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar elétrons.
    Esses conceitos são a “caixa de ferramentas” para montar a configuração.

Passo 3

Ordem de preenchimento (regra de Madelung / Aufbau em termos práticos):
  • Os orbitais são preenchidos por ordem crescente de n+\ell. Se houver empate em n+\ell, preenche primeiro o que tem menor n.
  • Exemplo importante para o ferro: comparar 4s e 3d:
    • Para 4s: n+\ell = 4+0 = 4.
    • Para 3d: n+\ell = 3+2 = 5.
      Como 4<5, o orbital 4s é preenchido antes do 3d. (Observação: isso vale para o preenchimento no estado fundamental; na ionização os elétrons saem tipicamente do 4s antes do 3d, mas isso é só um detalhe prático.)

Passo 4

Vou preencher os elétrons passo a passo até 26, seguindo a ordem de preenchimento padrão:
  • Preencher 1s: 1s comporta 2 elétrons \Rightarrow total acumulado: 2.
  • Preencher 2s: 2s comporta 2 elétrons \Rightarrow total acumulado: 2+2=4.
  • Preencher 2p: 2p comporta 6 elétrons \Rightarrow total acumulado: 4+6=10.
  • Preencher 3s: 3s comporta 2 elétrons \Rightarrow total acumulado: 10+2=12.
  • Preencher 3p: 3p comporta 6 elétrons \Rightarrow total acumulado: 12+6=18.
  • Preencher 4s: 4s comporta 2 elétrons (lembre que 4s vem antes de 3d) \Rightarrow total acumulado: 18+2=20.
  • Restam 26-20=6 elétrons a colocar: estes vão para o subnível 3d. O 3d comporta até 10, então colocamos os 6 elétrons no 3d.

Passo 5

Aplicando a regra de Hund ao preencher 3d^6:
  • Existem cinco orbitais d. Pela regra de Hund, primeiro coloca-se um elétron de mesmo spin em cada orbital (até 5 elétrons), depois começa a emparelhar.
  • Para 3d^6: coloca-se um elétron em cada um dos cinco orbitais ( 5 elétrons) e o sexto elétron emparelha um dos orbitais já ocupados.
  • Consequência prática: no 3d^6 4 elétrons desemparelhados (um orbital ficou com par, quatro ficaram com um elétron cada).
  • Representação esquemática (orbitais e spins) do bloco final importante:
\begin{array}{l} 4s:\\ \uparrow\downarrow\\[2pt] 3d:\\ \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\\ \\ \uparrow\\ \\ \uparrow\\ \\ \uparrow \end{array}
(Isto mostra o 4s emparelhado e o 3d com um par e quatro elétrons desemparelhados; é só uma representação visual para entender os spins.)]

Passo 6

Resumo do procedimento: usando capacidade de subníveis, regra de Madelung (ordem de preenchimento), princípio de Pauli e regra de Hund, chegamos à ocupação dos 26 elétrons distribuída entre os subníveis indicados. Evitei usar exceções (como Cr e Cu) porque o ferro não é um caso especial — segue a ordem padrão.

Resposta

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^6
[Ar]\,4s^2\,3d^6

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