A ciência evolui constantemente. No que tange a estrutura interna da matéria muito foi descoberto no século passado. Sabemos, por exemplo, que o elétron é capaz de interagir com um campo magnético, apresentando, portanto, um número quântico para descrever esse estado, o número quântico de spin.
Imagine que tenha sido demonstrado que o elétron possa assumir 4 números quânticos de spin (-1 / 3,-2 / 3,+1 / 3 e +2 / 3, representados, respectivamente, por uparrow downarrow. Considere ainda que tenha sido convencionado que o primeiro elétron de um orbital apresentará mS=-1 / 3, seguido de -2 / 3,+1 / 3 e finalmente +2 / 3.
a) Considerando as informações do enunciado e que os outros 3 números quânticos são descritos conforme o modelo atual, DESCREVA como ficaria a distribuição eletrônica para o iodo.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos que descrever a distribuição eletrônica do iodo considerando um novo conjunto de números quânticos de spin para os elétrons. Normalmente, usamos dois números de spin ( ms = +12 e ms = -12), mas aqui foi estabelecido que os elétrons podem ter quatro estados de spin: mS = -13, mS = -23, mS = +13 e mS = +23. Precisamos ajustar a distribuição eletrônica do iodo com base nessa nova convenção.

Passo 2

Primeiro, vamos revisar a configuração eletrônica do iodo no modelo atual. O iodo tem número atômico 53, o que significa que possui 53 elétrons. A distribuição eletrônica padrão é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^10, 4p^6, 5s^2, 4d^10, 5p^5
Isso representa a maneira como os elétrons ocupam os diferentes níveis e subníveis de energia ao redor do núcleo.

Passo 3

Agora, vamos adaptar essa configuração para o novo número quântico de spin. Com quatro estados de spin possíveis por elétron, cada orbital pode acomodar até quatro elétrons ao invés dos tradicionais dois. Isso significa que:
  • Cada orbital s (1 orbital) pode ter até 4 elétrons.
  • Cada orbital p (3 orbitais) pode ter até 12 elétrons.
  • Cada orbital d (5 orbitais) pode ter até 20 elétrons.
  • Cada orbital f (7 orbitais) pode ter até 28 elétrons.
Isso altera a maneira como os elétrons se distribuem nos subníveis de energia.

Passo 4

Vamos agora distribuir os 53 elétrons do iodo seguindo essa nova convenção:
  1. 1s: Pode acomodar 4 elétrons.
  2. 2s: 4 elétrons.
  3. 2p: 12 elétrons.
  4. 3s: 4 elétrons.
  5. 3p: 12 elétrons.
  6. 4s: 4 elétrons.
  7. 3d: 20 elétrons.
  8. 4p: 12 elétrons.
  9. 5s: 4 elétrons.
  10. 4d: 20 elétrons.
  11. 5p: Aqui temos que verificar quantos elétrons faltam para completar os 53.
Vamos somar os elétrons distribuídos até agora:
4 (1s) + 4 (2s) + 12 (2p) + 4 (3s) + 12 (3p) + 4 (4s) + 20 (3d) + 12 (4p) + 4 (5s) + 20 (4d) = 100 elétrons é
Percebemos que já ultrapassamos o total de 53 elétrons, então precisamos ajustar a distribuição. Vamos distribuir os 53 elétrons de acordo com a ordem de energia, preenchendo os níveis mais baixos primeiro até completar os 53 elétrons.
Distribuição ajustada:
  1. 1s: 4 elétrons (total: 4)
  2. 2s: 4 elétrons (total: 8)
  3. 2p: 12 elétrons (total: 20)
  4. 3s: 4 elétrons (total: 24)
  5. 3p: 12 elétrons (total: 36)
  6. 4s: 4 elétrons (total: 40)
  7. 3d: 20 elétrons (total: 60)
Já passamos 53 elétrons, então precisamos retirar alguns elétrons do subnível 3d:
53 - 40 = 13 elétrons restantes é
Então, no subnível 3d, colocamos 13 elétrons.

Resposta

Considerando os novos números quânticos de spin, a distribuição eletrônica do iodo fica:
1s^4, 2s^4, 2p^12, 3s^4, 3p^12, 4s^4, 3d^13

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