Usando somente a tabela periódica, dê o símbolo dos átomos que tem as seguintes configurações nos seus estados fundamentais, na camada de valência: e) 3 \mathrm{~d}^{4} 4 \mathrm{~s}^{2}

Passo 1

O que o enunciado pede: dar o símbolo dos átomos que, no estado fundamental, têm a configuração na camada de valência \,3d^{4}4s^{2}.
Informações relevantes do enunciado:
  • A configuração de valência fornecida é \,3d^{4}4s^{2}.
  • Deve-se usar somente a tabela periódica (isto sugere determinar o elemento pelo número total de elétrons implicado por essa configuração).

Passo 2

Como transformar a configuração de valência em número atômico (ideia usada com a tabela periódica).
  • A notação de valência \,3d^{4}4s^{2} indica 4 elétrons no subnível 3d e 2 elétrons no subnível 4s, totalizando 4+2=6 elétrons na “camada externa” além de um núcleo/fechamento anterior.
  • O gás nobre imediatamente anterior à família 3d é o argônio, cujo número atômico é \,18. Logo, um átomo com configuração completa igual a [\mathrm{Ar}]\,3d^{4}4s^{2} teria número atômico 18+6.

Passo 3

Calcular o número atômico esperado a partir da configuração:
Z = 18 + (4+2) = 18 + 6 = 24.
Portanto, pela contagem direta, o elemento com Z=24 seria o candidato.

Passo 4

Identificar o elemento com Z=24 na tabela periódica:
  • O elemento de número atômico 24 tem símbolo \mathrm{Cr} (cromo). Pela regra simples de contagem, esperaríamos [\mathrm{Ar}]\,3d^{4}4s^{2} para \mathrm{Cr}.

Passo 5

Verificar a configuração real no estado fundamental e explicar exceções (aula curta).
  • Algumas transições de elétrons entre 4s e 3d ocorrem porque os orbitais 3d e 4s têm energias muito próximas; além disso, configurações com subníveis d meio preenchidos ( d^5) ou totalmente preenchidos ( d^{10}) ganham estabilidade extra devido à regra de Hund e à energia de troca (mais elétrons desemparelhados em d aumentam a estabilização por troca).
  • No caso do cromo, a configuração observada no estado fundamental é
[\mathrm{Ar}]\,3d^{5}4s^{1},
não [\mathrm{Ar}]\,3d^{4}4s^{2}. Ou seja, um elétron do 4s é promovido para o 3d para obter o d^{5} meio preenchido, energeticamente mais favorável.

Passo 6

Conclusão final sobre a existência de átomos com \,3d^{4}4s^{2} no estado fundamental.
  • Pelo raciocínio com a tabela periódica o candidato seria o elemento de Z=24 ( \mathrm{Cr}), mas a configuração real de seu estado fundamental é [\mathrm{Ar}]\,3d^{5}4s^{1}.
  • Não há outro elemento neutro na tabela periódica cujo estado fundamental apresente \,3d^{4}4s^{2}. Portanto, nenhum átomo neutro tem essa configuração de valência no estado fundamental.

Resposta

Nenhum.

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