(Uni-Rio-RJ) “Um grupo de defesa do meio ambiente afirma que as barbatanas de tubarão - consideradas uma iguaria na Ásia - podem conter quantidades perigosas de mercúrio. O WildAid dos EUA afirma que testes independentes feitos com barbatanas compradas em Bangcoc revelaram quantidades de mercúrio até 42 vezes maiores do que os limites considerados seguros para consumo humano.”
(www.bbc.co.uk)
Uma das formas iônicas do mercúrio metabolizado pelo organismo animal é o cátion \mathrm{Hg}^{+2}. Nesse sentido, a opção que contém a configuração eletrônica correta desse cátion é:
Dados: \mathrm{Hg}(\mathrm{Z}=80) ; \mathrm{Xe}(\mathrm{Z}=54)
a) [\mathrm{Xe}] 4 f^{14} 5 d^{10} 6 s^{2}
b) [\mathrm{Xe}] 4 f^{14} 5 d^{10}
c) [\mathrm{Xe}] 4 f^{12} 5 d^{10} 6 s^{2}
d) [\mathrm{Xe}] 4 \mathrm{f}^{12} 5 \mathrm{~d}^{9}

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
  • Dado: \mathrm{Hg} tem número atômico Z=80.
  • Dado: \mathrm{Xe} tem número atômico Z=54.
  • Pede: a configuração eletrônica correta do cátion \mathrm{Hg}^{+2}.
  • Foram dadas as alternativas:
    • a) [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^{2}
    • b) [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}
    • c) [\mathrm{Xe}]\,4f^{12}\,5d^{10}\,6s^{2}
    • d) [\mathrm{Xe}]\,4f^{12}\,5d^{9}

Passo 2

Entender o que significa cada parte da notação é fundamental:
  • O símbolo [\mathrm{Xe}] indica o “núcleo” eletrônico até o gás nobre xenônio, ou seja, os primeiros 54 elétrons já acomodados.
  • Cada termo 4f^{14}, 5d^{10}, 6s^{2} representa um subnível (orbital) e o expoente é o número de elétrons naquele subnível. Por exemplo, 6s^{2} tem 2 elétrons no subnível 6s.
  • A soma dos elétrons depois de [\mathrm{Xe}] mais 54 deve totalizar 80 para o mercúrio neutro.

Passo 3

Montar a configuração do mercúrio neutro passo a passo (regra de Aufbau + preenchimento conhecido para \mathrm{Hg}):
  • Partindo de [\mathrm{Xe}] (54 elétrons), adicionam-se os subníveis seguintes que estão preenchidos para Hg:
    • 4f^{14} adiciona 14 elétrons, totalizando 54+14=68.
    • 5d^{10} adiciona 10 elétrons, totalizando 68+10=78.
    • 6s^{2} adiciona 2 elétrons, totalizando 78+2=80.
  • Logo, a configuração do mercúrio neutro é [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^{2},que corresponde à alternativa (a). Isso confirma que a alternativa (a) é a configuração do átomo neutro \mathrm{Hg}.

Passo 4

Como se forma o cátion \mathrm{Hg}^{+2}? Regras práticas sobre remoção de elétrons:
  • Ao formar cátions, remove-se elétrons dos orbitais de maior energia disponíveis.
  • Para metais de transição preenchidos ou quase preenchidos, os elétrons do orbital s mais externo ( 6s no caso do Hg) são removidos antes dos elétrons dos orbitais d internos ( 5d). Em outras palavras, embora 6s seja preenchido antes de 5d na montagem da configuração, na ionização os elétrons s são geralmente perdidos primeiro.
  • Portanto, para \mathrm{Hg}^{+2} devemos retirar 2 elétrons do 6s^{2}.

Passo 5

Aplicando a remoção dos 2 elétrons 6s:
  • Começando de [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}\,6s^{2}, ao remover dois elétrons do 6s obtém-se [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}.
  • Essa é exatamente a alternativa (b).

Passo 6

Verificação rápida das alternativas para evitar confusões:
  • (a) é a configuração do átomo neutro \mathrm{Hg}, não do cátion \mathrm{Hg}^{+2}.
  • (c) e (d) têm 4f^{12}, o que implicaria remover elétrons dos orbitais 4f em vez de 6s; isso não é consistente com a ordem de ionização e também mudaria indevidamente o preenchimento conhecido de Hg. Portanto são incorretas.
  • Logo, a alternativa (b) é a correta para \mathrm{Hg}^{+2}.

Resposta

b) [\mathrm{Xe}]\,4f^{14}\,5d^{10}

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