(FMO 2020)
Um átomo X, de número de massa igual a 63 e número de nêutrons igual a 36, é isótono de um átomo Y de número de massa 64 e isóbaro de um átomo Z que possui 34 nêutrons. Em relação a esses átomos, é correto afirmar que as configurações de X+2, Y+2 e Z+2 são, respectivamente,
Precisamos das configurações de X+2, Y+2 e Z+2.
Mas antes, olhe atentamente para as alternativas
a) [Ar] 4s1 3d8; [Ar] 4s2 3d5 e [Ar] 4s2 3d6
b) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s2 3d7
c) [Ar] 3d5 4s2; [Ar] 3d6 4s2 e [Ar] 3d9 4s0
d) [Ar] 3d7; [Ar] 3d8 e [Ar] 3d9
e) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s1 3d8
Imagine que a distribuição de X+2 acabe com 4s2 3d5, nós ficaríamos com 2 alternativas “b” e “e”
b) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s2 3d7
e) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s1 3d8
Nós ainda teríamos que encontrar a configuração do Z+2.
Agora, note que todas as configurações de Z+2 são diferentes
a) [Ar] 4s1 3d8; [Ar] 4s2 3d5 e [Ar] 4s2 3d6
b) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s2 3d7
c) [Ar] 3d5 4s2; [Ar] 3d6 4s2 e [Ar] 3d9 4s0
d) [Ar] 3d7; [Ar] 3d8 e [Ar] 3d9
e) [Ar] 4s2 3d5; [Ar] 4s2 3d6 e [Ar] 4s1 3d8
então vamos focar somente nela.
Segundo a questão Z é isóbaro de X.
Isóbaros são átomos de diferentes elementos químicos mas com a mesma massa
Logo Z tem uma massa de 63u.
A massa de um átomo é dada pela fórmula A = Z +N
A: massa
Z: número atômico
N: nêutrons
Foi dado que Z tem 34 nêutrons, logo seu número atômico é
63 = Z +34
Z = 29
Mas nós sabemos que a distribuição eletrônica dispõe os elétrons nos níveis e subníveis atômicos, não tem nada a ver com prótons, e nós só temos o número atômico.
Sem problema, no átomo neutro a quantidade de elétrons igual a quantidade de prótons, ou seja, ele tem 29 elétrons.1
Agora nós podemos fazer a distribuição, para tanto utilizamos o diagrama de Pauling que dita a ordem de disposição dos elétrons na eletrosfera
É muito simples, é só seguir a seta e preencher os subníveis até atingirmos a quantidade desejada de elétrons, veja: os 2 primeiros estão localizados em 1s
29Z = 1s2
depois temos o subnível 2s, portanto temos mais 2 elétrons
29Z = 1s2 2s2
6 elétrons no subnível 2p
29Z = 1s2 2s2 2p6
e assim nós iremos até chegarmos em 29
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 ⮶
Pare e observe com atenção os 2 últimos termos.
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d9
Nós conhecemos esta configuração, ela é especial, quando acaba em s2 d9, um dos elétrons no subnível s salta para o último orbital d, um exemplo é o cobre
isto porque a segunda configuração é mais simétrica e consequentemente mais estável que a primeira, portanto a distribuição eletrônica do Z fica
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 ⮶
Porém a questão quer a distribuição do cátion Z+2.
Sua carga +2 significa que ele perdeu 2 elétrons, lembre-se, nós sempre começamos removendo-os da camada + externa, neste caso a camada 4
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s1 3d10
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
ainda falta 1, nós iremos tirá-lo do subnível mais externo, o 3d
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
29Z = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9
Bem, a distribuição do Z+2 termina em 3d9, assim chegamos na resposta.
Gabarito letra d.
1: como a questão não falou nada sobre a carga do átomo, podemos considerá-lo eletricamente neutro.
É comum substituirmos um trecho da distribuição eletrônica de um elemento pelo símbolo atômico de outro elemento cuja configuração eletrônica é igual ao trecho que será substituído, por exemplo, a configuração eletrônica do argônio é
18Ar = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
assim, nós podemos substituir os 5 primeiros termos da distribuição do Z pelo símbolo do argônio
29Z = [Ar] 3d9
Para uma explicação completa sobre distribuição eletrônica aqui está.