O cobalto existe, normalmente, como íons com cargas +2 e +3. Mostre a configuração eletrônica destes íons com o diagrama de orbitais e com notação de gás nobre. Os íons são paramagnéticos? Quantos elétrons desenparelhados cada íon tém?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente mostrar a configuração eletrônica dos íons de cobalto ($ Co^{2+} $ e $ Co^{3+} $) usando diagramas de orbitais e a notação de gás nobre. Além disso, precisamos descobrir se esses íons são paramagnéticos e quantos elétrons ficam desemparelhados em cada um. Para isso, vamos precisar entender sobre configurações eletrônicas, íons, orbitais e conceitos de magnetismo químico.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o cobalto (Co) tem número atômico 27, ou seja, ele tem 27 elétrons no estado neutro. A configuração eletrônica do cobalto neutro é:
Co: 1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^7
Na notação de gás nobre, ficaria:
Co: [Ar], 4s^2, 3d^7

Passo 3

Agora, vamos formar os íons. Para $ Co^{2+} $, o cobalto perde 2 elétrons. Geralmente, os elétrons são removidos primeiro da camada $ 4s $. Assim, a configuração eletrônica de $ Co^{2+} $ fica:
Co^2+
Para $ Co^{3+} $, perdemos mais 1 elétron, totalizando 3 elétrons perdidos. Então, a configuração eletrônica é:
4s

Passo 4

Vamos desenhar os diagramas de orbitais para esses íons. Cada orbital pode conter até 2 elétrons com spins opostos.
Para ( Co^{2+} (3d^7):
cccccc uparrowdownarrow & uparrowdownarrow & uparrowdownarrow & uparrow & uparrow & uparrow
Aqui, temos 7 elétrons no subnível 3d, com 3 elétrons desemparelhados.
Para ( Co^{3+} (3d^6):
cccccc uparrowdownarrow & uparrowdownarrow & uparrowdownarrow & uparrow & uparrow &
Neste caso, com 6 elétrons no 3d, há 4 elétrons desemparelhados.

Passo 5

Agora, vamos analisar se os íons são paramagnéticos. Paramagnéticos são aqueles que têm elétrons desemparelhados e, portanto, são atraídos por um campo magnético.
  • $ Co^{2+} $ tem 3 elétrons desemparelhados.
  • $ Co^{3+} $ tem 4 elétrons desemparelhados.
Como ambos os íons possuem elétrons desemparelhados, eles são paramagnéticos.

Resposta

Configurando os íons de cobalto:
  • $ Co^{2+} $:
    • Notação de gás nobre: Co^2+
    • Diagrama de orbitais: [Ar], 3d^7
    • Paramagnético: Sim
    • Elétrons desemparelhados: 3
  • $ Co^{3+} $:
    • Notação de gás nobre: uparrowdownarrow uparrowdownarrow uparrowdownarrow uparrow uparrow uparrow
    • Diagrama de orbitais: Co^3+
    • Paramagnético: Sim
    • Elétrons desemparelhados: 4

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