O subnível que começa a ser preenchido após 4 s é:
a) 3 d
b) 4 p
c) 4 d

Passo 1

O enunciado pergunta: “O subnível que começa a ser preenchido após 4 s é:” e dá três alternativas:
a) 3d
b) 4p
c) 4d
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
  • O ponto de referência é o subnível 4s (isto é, acabamos de preencher o 4s e queremos saber qual subnível começa a ser preenchido em seguida).
  • As alternativas possíveis são os subníveis 3d, 4p e 4d.

Passo 2

Vamos lembrar o que significa cada subshell em termos dos números quânticos, sem pular etapas:
  • O número quântico principal é n (indica a “camada” ou nível: n=1,2,3,\dots).
  • o número quântico azimutal é l (determina o subnível: l=0 é s, l=1 é p, l=2 é d, l=3 é f).
    Portanto:
  • Para um subnível 4s: n=4, l=0.
  • Para 3d: n=3, l=2.
  • Para 4p: n=4, l=1.
  • Para 4d: n=4, l=2.

Passo 3

Regra prática que usamos para decidir a ordem de preenchimento (Princípio de Aufbau / regra de Madelung):
  • Calcular o valor (n+l) para cada subnível.
  • Subníveis com menor (n+l) são preenchidos antes.
  • Se dois subníveis tiverem o mesmo valor de (n+l), preenche-se primeiro o que tem menor n.
Isto é, a “prioridade” de preenchimento é determinada por (n+l), e em empate decide n.

Passo 4

Aplicando a regra (n+l) aos subníveis de interesse:
  • Para 4s: (n+l)=4+0=4.
  • Para 3d: (n+l)=3+2=5.
  • Para 4p: (n+l)=4+1=5.
  • Para 4d: (n+l)=4+2=6.
Observações imediatas:
  • O 4s tem (n+l)=4, portanto é preenchido antes dos subníveis com (n+l)=5 e 6.
  • Tanto 3d quanto 4p têm (n+l)=5 (empate). Pela regra do desempate, escolhe-se o menor n: entre 3d ( n=3) e 4p ( n=4), o 3d é preenchido primeiro.
Logo, a ordem local é: primeiro 4s, depois 3d, depois 4p, e 4d vem bem mais tarde.

Passo 5

Exemplos práticos para fixar (pegar dados conhecidos dos elementos):
  • Potássio, \mathrm{K} com Z=19: configuração termina em [\mathrm{Ar}]\,4s^1. Ou seja, após [\mathrm{Ar}] preenche-se o 4s primeiro.
  • Cálcio, \mathrm{Ca} com Z=20: [\mathrm{Ar}]\,4s^2.
  • Escândio, \mathrm{Sc} com Z=21: [\mathrm{Ar}]\,4s^2\,3d^1. Aqui já aparece o primeiro elétron no 3d, mostrando que o 3d começa a ser preenchido imediatamente após o 4s.
Nota didática rápida sobre exceções: alguns elementos têm configurações levemente diferentes por efeito de estabilidade da meia-camada ou camada completa d (ex.: \mathrm{Cr}, \mathrm{Cu}), mas isso não altera qual subnível começa a ser preenchido logo após 4s — o que começa a receber elétrons é o 3d.

Passo 6

Conclusão lógica: depois de preencher 4s (isto é, ao continuar adicionando elétrons), o próximo subnível a começar a ser preenchido é o 3d, porque ele tem prioridade sobre 4p e 4d segundo a regra (n+l) com desempate pelo menor n.
Força aí nos estudos — essa regra do (n+l) é a ferramenta mais prática para resolver esse tipo de questão rápido na prova.

Resposta

a) 3d

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