Qual dos seguintes ions metálicos possui a configuração
para o nivel de valència?
a)
b)
c)
d)
e)
, justifique a sua resposta e também faça o cálculo da carga nuclear efetiva.
a)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: identificar qual íon metálico entre as alternativas tem configuração de nível de valência
e justificar essa escolha; e calcular a carga nuclear efetiva (
). As alternativas são:
Dados relevantes que recebemos do enunciado: a lista dos íons candidatos. Não há figura nem outra tabela; tudo que precisamos deduzir vem das configurações eletrônicas dos átomos neutros e da regra de remoção de elétrons ao formar cátions.
Dados relevantes que recebemos do enunciado: a lista dos íons candidatos. Não há figura nem outra tabela; tudo que precisamos deduzir vem das configurações eletrônicas dos átomos neutros e da regra de remoção de elétrons ao formar cátions.
Passo 2
Vamos recordar regras práticas essenciais (explicadas passo a passo para usar na prova):
- A configuração de um átomo neutro segue o princípio de Aufbau: vamos preenchendo orbitais em ordem crescente de energia (por exemplo,
). Em muitos elementos de transição há exceções (p.ex. Cr e Cu), que têm configurações estabilizadas com um elétron em a menos. - Ao formar cátions dos elementos de transição, os elétrons de
são removidos antes dos elétrons de . Isso porque, depois de preenchidos, os orbitais ficam com energia menor que e os elétrons mais externos que saem primeiro são os do nível com maior energia efetiva (o ). - Estratégia prática na prova: escreva a configuração do átomo neutro (lembrando as exceções), depois retire o número apropriado de elétrons começando por
e só depois por .
Passo 3
Vamos obter a configuração dos íons candidatos usando as regras acima. Para cada elemento, primeiro a configuração do átomo neutro (após o gás nobre
) e depois removemos elétrons:
-
Ferro,
( ): Removendo 2 elétrons para formarretira-se primeiro o : Entãotem , não . -
Cromo,
( ) — lembrando a exceção: Pararemovemos 3 elétrons: primeiro o (1 elétron) e depois mais 2 do : Logoé , não . -
Cobalto,
( ): Pararemovemos dois elétrons do e mais um do : Portantoé . -
Manganês,
( ): Pararemovemos os dois elétrons : Assimfica exatamente com . -
Cálcio,
( ): Pararemove-se e resta , sem elétrons .
Passo 4
Conclusão da identificação (justificativa clara para a prova):
- Apenas
resulta em configuração de valência , porque o átomo neutro de manganês já tem e, ao formar o cátion , os dois elétrons do são removidos, deixando . - As outras alternativas dão, respectivamente,
( ), ( ), ( ) e nenhuma configuração para .
Passo 5
Agora vamos calcular a carga nuclear efetiva
para um elétron
em
. Vou usar as Regras de Slater (procedimento que você pode aplicar na prova):
- Passo da regra: escreva a configuração eletrônica completa do íon e conte quantos elétrons contribuem para a blindagem (shielding) segundo as regras:
- Para elétrons em orbitais
ou : cada outro elétron no mesmo grupo contribui com . - Cada elétron em níveis com número quântico principal menor (todas as camadas internas, como
para um elétron ) contribui com .
- Para elétrons em orbitais
- A carga nuclear efetiva é
onde é o número atômico (carga real do núcleo) e é a blindagem total calculada.
Passo 6
Aplicando Slater a
:
- Número atômico de Mn:
. - Configuração eletrônica de
(já feita antes): Total de elétrons = (confere: ). - Para um elétron
, contribuição à blindagem: - Outros elétrons
: há outros elétrons (porque o elétron que consideramos é um entre os 5), cada um contribui com : - Elétrons em camadas internas (
): são elétrons, cada um com contribuição : - Blindagem total:
- Outros elétrons
- Portanto a carga nuclear efetiva é
Interpretação rápida: cada elétron
em
“vê” efetivamente uma carga nuclear positiva de aproximadamente
unidades após considerar o efeito de blindagem dos demais elétrons.
Passo 7
Resumo final e incentivo: concluímos que a alternativa correta é a que deixa
na valência e que, aplicando as Regras de Slater, a carga nuclear efetiva para um elétron
em
é aproximadamente
. Você está indo bem — esse tipo de exercício é mecânico depois que você pratica a ordem de preenchimento e a remoção de elétrons; treine mais alguns exemplos e fica mais rápido na prova!
Resposta
d)