O subnível de maior energia de um dado átomo, é o subnível 3d, neste existem 5 elétrons. Sabendo que (n-1) \mathrm{d}^{\mathrm{x}}+\mathrm{ns}^{\mathrm{y}} contém 6 elétrons, determine o Z do átomo em questão e caracterize, através dos números quânticos, o último e o mais energético elétron (elétron diferenciador).

Passo 1

O enunciado diz que o subnível de maior energia de um átomo é o subnível 3d, que contém 5 elétrons, e que a combinação (n-1)d^x + ns^y comporta 6 elétrons. Precisamos usar o princípio de aufbau (preenchimento de orbitais), relacionar (n-1)d e ns, encontrar o número atômico Z e, por fim, determinar os números quânticos do elétron diferenciador (o último elétron inserido, de maior energia).

Passo 2

Como o subnível mais energético é 3d, temos
n-1 = 3\quad\Longrightarrow\quad n = 4,
logo a combinação envolve os orbitais 3d e 4s.

Passo 3

Sabendo que a soma dos elétrons em 3d^x e em 4s^y é 6 e que x = 5, temos
x + y = 6 \qquad\text{e}\qquad x = 5 \quad\Longrightarrow\quad y = 6 - 5 = 1.

Passo 4

A configuração eletrônica dos orbitais de valência fica 3d^5\,4s^1. Esse arranjo corresponde ao elemento cromo, cujo número atômico é
Z = 24.

Passo 5

O elétron diferenciador é o único em 4s. Ele ocupa um orbital s com:
– número quântico principal n = 4 porque é o quarto nível;
– número quântico azimutal l = 0 (orbital s);
– número quântico magnético m_l = 0 (única orientação em l=0);
– número quântico de spin m_s = +\tfrac12 (spin “para cima” no estado fundamental).

Resposta

Z =24
Os números quânticos do elétron diferenciador são
n = 4,\quad l = 0,\quad m_l = 0,\quad m_s = +\tfrac12.

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