3.6- Represente a configuração eletrônica no estado fundamental para os seguintes elementos:
(a) N
(a) N
Passo 1
O enunciado pede: representar a configuração eletrônica no estado fundamental para o elemento
.
Informações relevantes dadas / que precisamos usar:
Informações relevantes dadas / que precisamos usar:
- Número atômico de
: . Ou seja, o átomo neutro de possui elétrons para distribuir nas orbitais. - O objetivo é escrever a configuração eletrônica no estado fundamental (nível mais baixo de energia possível).
Passo 2
O que significa “estado fundamental” e quais regras usar (aqui explico como fazer passo a passo):
- Estado fundamental: é a distribuição dos elétrons nas orbitais que minimiza a energia total do átomo — ou seja, preenche as orbitais de menor energia primeiro.
- Três regras práticas que usamos para preencher orbitais:
- Regra de Aufbau (princípio da construção): preencher orbitais na ordem de energia crescente. Ordem útil inicial:
etc. Aqui só precisaremos até . - Princípio de Pauli: uma mesma orbital (mesmo nível e subnível) comporta no máximo dois elétrons, com spins opostos. Em notação, uma orbital com dois elétrons é representada como
ou quando cheia. - Regra de Hund: ao preencher orbitais degeneradas (por exemplo, as três orbitais
), coloca-se um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar elétrons. Isso reduz repulsão e dá menor energia.
- Regra de Aufbau (princípio da construção): preencher orbitais na ordem de energia crescente. Ordem útil inicial:
Vou explicar cada uma em linguagem simples para você aplicar na prova:
- Ordnung de preenchimento: pense numa fila onde o lugar mais baixo é
, depois , depois . Sempre enche o lugar mais baixo disponível. - Pauli: cada “caixinha” (orbital) segura no máximo dois elétrons, que precisam ter sentidos de spin opostos (um
e um ). - Hund: se tiver 3 caixinhas equivalentes e 3 elétrons, coloque um em cada caixinha, todos com o mesmo spin (
), antes de começar a emparelhar.
Passo 3
Contagem e início do preenchimento (vou fazer bem passo a passo, contando elétrons):
- Temos
elétrons no total: isso é unidades que vou alocar nas orbitais por ordem de energia. - Primeiro preenchemos
: uma orbital acomoda até 2 elétrons. Então colocamos elétrons em . - Resultado parcial:
. - Elétrons restantes:
.
- Resultado parcial:
- Próximo é
: também cabe elétrons. - Preenchemos
. - Elétrons restantes:
.
- Preenchemos
- Restam
elétrons e a próxima subcamada disponível é , que tem três orbitais degeneradas ( ) e capacidade total . Vamos distribuir os elétrons em seguindo a regra de Hund (um em cada orbital, spins paralelos). - Resultado:
.
- Resultado:
- Assim a configuração completa fica:
.
Passo 4
Ilustração do arranjo em
para fixar a ideia (diagrama de orbitais)
- As três orbitais
recebem um elétron cada, com spins paralelos. Em notação de setas: Isso representa que cada uma das três orbitais tem um elétron não pareado — informação útil se pedirem momento magnético ou multiplicidade.
Passo 5
Checagem final e observações práticas para a prova
- Somando os elétrons por subnível:
, confere com . Boa! - Formas equivalentes de escrever a configuração: forma completa
ou forma abreviada usando o gás nobre anterior ( ): - Dica de prova: quando pedirem apenas a configuração, escreva a forma completa; se pedirem forma abreviada, use o gás nobre antecedente entre colchetes.