Descreva os números de oxidação mais altos e mais baixos comumente exibidos para cada um dos elementos em seus compostos: Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ag, Hg.
Passo 1
Fala pessoal, blz?
O número de oxidação (nox) de cada elemento é tabelado e de tanto fazer questão nós acabamos decorando muitos deles. Mas, se quisermos encontrar uma justificativa ou uma forma de deduzir quais elementos possuem determinados números de oxidação, podemos olhar para a distribuição eletrônica de cada um deles e ver quantos elétrons é favorável aquele elemento perder.
Passo 2
Escrevendo a distribuição eletrônica deles:
Ti: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
Assim, como a distribuição eletrônica do Ti termina em 4s2 3d2, o mais favorável é o Ti perder 2 elétrons do orbital 3d, formando o íon Ti2+. Outra possibilidade que temos é ele perder 2 elétrons do 3d e 2 elétrons do 4s, formando o íon Ti4+. Repare que é muito desfavorável para o titânio perder mais elétrons do que 4, pois estes sairiam do orbital 3p que está completo e é de uma camada mais interna do elemento.
Ou seja, o maior nox do Ti é o +4 e o menor será o +2.
Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
Pelo mesmo motivo do titânio, o Cromo poderia perder 1 elétron e ficar com a distribuição 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 (Cr+). Mas na natureza isso não acontece, o Cr+ normalmente evolui a Cr2+, sendo assim, como a questão pediu o menor nox mais comum, esse será o Cr2+, cuja distribuição eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4.
Além disso, o maior nox possível do cromo é o nox +6, onde ele perde os 6 elétrons da sua camada de valência. Formando o Cr6+. Perder mais elétrons significaria retirar elétrons de uma camada mais interna e completa, o que seria extremamente desfavorável e não ocorre.
Ou seja, o maior nox do Cr é +6 e o menor é +2.
Mn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5.
Seguindo o mesmo raciocínio, dentre os números de oxidação mais comuns, o menor nox do Mn será 2+, onde ele perderia dois elétrons do 4s. O maior nox será +7, onde ele perderia todos os elétrons da camada de valência.
Ou seja, para o Mn o maior nox será +7 e o menor +2.
Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
No caso do Ferro, o menor nox possível dentre os mais comuns será o nox 2+, onde ele perderia os elétrons do orbital 4s. O maior nox nesse caso deixa de ser o elemento perdendo todos os elétrons da camada de valência (CV), pois como o Ferro tem 8 elétrons na CV seria muito difícil retirar 8 elétrons dele (precisaria de muitaaaaa energia, lembrando que a energia de ionização sempre aumenta conforme for aumentando o número de elétrons retirados). Assim, o maior nox do Ferro será o 3+, onde ele perderia os dois elétrons do 4s e 1 elétron do 3d, formando a configuração 3d5, que é razoavelmente estável devido a simetria do orbital d.
Ou seja, o maior nox do Fe será +3 e o menor será +2.
Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
Seguindo o mesmo raciocínio, o menor nox possível pro Cu será o +1, onde ele perderia elétron do orbital 4s, ficando com a distribuição eletrônica [Ar]3d10. O maior nox nesse caso segue a mesma ideia do Fe, não é viável perder todos os elétrons da camada de valência como era nos outros, então nesse caso o Cu só poderá perder 2 elétrons, ficando com a configuração [Ar] 3d9. Que é menos favorável que o Cu+ porém ainda é possível de ser formado na natureza.
Ou seja, o maior nox do Cu será +2 e o menor +1.
Zn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10.
No caso do Zn, o menor nox possível será o 2+, onde ele perderia 2 elétrons do orbital 4s, ficando com a configuração [Ag] 3d10, que é bastante estável. O maior nox possível nesse caso seria o 4+, onde ele perde 2 elétrons do 4s e 2 elétrons do 3d.
Ou seja, o maior nox do Zn será +4 e o menor +2.
Ag: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10.
Para a prata temos um caso diferente dos anteriores. Nesse caso o elemento só terá um nox em abundância na natureza, que é o +1. Onde a Ag perderia o elétron do orbital 5s e ficaria estável. Repare que perder elétron do orbital 4d10 que é simétrico e tá completamente preenchido já não é mais tão estável quanto era no caso do Cu, Zn e Fe. Isso se dá pela distância energética entre os orbitais 5s e 4d e entre os orbitais 4s e 3d.
Ou seja, o maior e o menor nox da Ag será +1.
Hg: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d10 6s2
Para o mercúrio teremos dois números de oxidação possíveis, nox +1 e nox +2, onde nos dois casos os elétrons saem do orbital 6s.
Ou seja, o menor nox do Hg será +1 e o maior será +2. Embora o mais comum de todos seja o Hg+.