(Unimontes 2006) O paramagnetismo – propriedade de ser atraído por um campo magnético – provém dos spins dos elétrons e ocorre em substâncias constituídas por íons ou átomos com elétrons desemparelhados.
Com base na configuração eletrônica dos cátions Ti⁴⁺, Fe²⁺, Al³⁺ e Cu⁺, pode ser atraído por um campo magnético o cátion

Dados: titânio Z = 22; ferro Z = 26; alumínio Z = 13; cobre Z = 29





Primeiro temos que entender o que são os spins dos elétrons.


Os elétrons possuem 4 números quânticos

1. Número quântico primário ou principal (n): indica a camada do elétron
   
   
2. Número quântico secundário ou azimutal (l): indica o subnível do elétron
   
   
3. Número quântico terciário ou magnético (m ou ml): indica o orbital do elétron
   
   
4. Número quântico quaternário ou de spin (ms): os elétrons giram em torno do seu próprio eixo (conhecido como momento angular) da esquerda para direita ou da direita para esquerda
   
   
   
   
   
   o valor do spin indica o sentido do giro, +1/2 no primeiro caso e -1/2 no segundo
   

Segundo a questão, o paramagnetismo ocorre em substâncias constituídas por íons ou átomos com elétrons desemparelhados. Mas quais destes íons apresenta elétrons desemparelhados?


Para descobrirmos nós precisamos das distribuições eletrônicas, o diagrama de Pauling 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, comecemos pelo alumínio que tem número atômico 13 (inicialmente ignoramos sua carga e consideramos o número de elétrons igual ao de prótons): os 2 primeiros elétrons estão localizados em 1s




depois temos o subnível 2s, portanto temos mais 2 elétrons




6 elétrons no subnível 2p




e assim nós iremos até completar 13 elétrons




Agora temos que remover os 3 elétrons perdidos, nós sempre removemo-os da camada + externa, neste caso a camada 3



Falta descobrirmos se os elétrons estão desemparelhados ou não, devemos então distribuí-los nos orbitais, mas antes vamos rever o que são elétrons desemparelhados e orbitais.

Orbitais são regiões da eletrosfera com a maior probabilidade de encontrarmos os elétrons, cada subnível tem os seus.

O subnível s possui apenas 1






O subnível p possui 3 orbitais em formato de hélice, 1 em cada eixo



e assim por diante.




Convencionou-se representar cada orbital como uma caixa



e cada uma recebe um número de -l a +l (l é o subnível).




Veja, o subnível s (l = 0) possui 1 orbital, portanto tem “1 caixa”





numerada de -0 a +0, ou seja, 0





O subnível p (l = 1) possui 3 orbitais, portanto tem “3 caixas”





numerada de -1 a +1



e assim por diante.





De acordo com a regra de Hund ou regra da máxima multiplicidade, primeiro nós colocamos um elétron em cada orbital, da esquerda para a direita, e só depois emparelhamo-os.


Exemplo, considere o subnível 2p⁶, primeiro nós colocamos um elétron em cada orbital da esquerda para a direita





e só depois emparelhamo-os




Quando ele está sozinho na caixa ele está desemparelhado, quando há dois então dizemos que eles estão emparelhados.

Os subníveis que estão completos não nos interessam porque todos os elétrons estão emparelhados.

Sendo assim, concluímos que o alumínio não apresenta nenhum elétron desemparelhado.





Nós seguiremos exatamente o mesmo raciocínio para o titanium, mudando apenas os valores.


Esta é sua distribuição



Agora removemos 4 elétrons, os 2 primeiros do nível 4




E os 2 últimos do subnível mais energético da camada de valência



Novamente todos os subníveis completos, nenhum elétron desemparelhado.







A distribuição eletrônica do ferro é



Removendo 2 elétrons



A distribuição dos elétrons nos orbitais 3d fica assim




Ele possui 4 elétrons desemparelhados, finalmente encontramos a resposta.





Gabarito letra c.


Para uma explicação completa sobre distribuição eletrônica aqui está.

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