Determine a configuração eletrônica do átomo de ferro ( Fe, Z=26 ) e identifique os números quânticos ( n, l, ml e ms ) para os elétrons do nível mais externo.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Queremos determinar a configuração eletrônica do átomo de ferro ( Fe), que tem o número atômico Z = 26. Além disso, precisamos identificar os números quânticos ( n, l, ml e ms) para os elétrons do nível mais externo. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estrutura eletrônica e números quânticos, que são fundamentais na química para entender como os elétrons estão organizados nos átomos.

Passo 2

Começamos determinando a configuração eletrônica do ferro. A configuração eletrônica descreve como os elétrons estão distribuídos em diferentes níveis e subníveis de energia ao redor do núcleo do átomo. Para isso, seguimos a ordem de preenchimento dos orbitais, que segue a regra de Aufbau.

Passo 3

A regra de Aufbau nos diz que os elétrons preenchem os orbitais a partir dos níveis de energia mais baixos para os mais altos. A ordem de preenchimento dos orbitais é:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → …

Passo 4

Aplicando essa regra para o ferro ( Fe), com 26 elétrons, temos:
  • 1s: 2 elétrons
  • 2s: 2 elétrons
  • 2p: 6 elétrons
  • 3s: 2 elétrons
  • 3p: 6 elétrons
  • 4s: 2 elétrons
  • 3d: 6 elétrons
Então, a configuração eletrônica fica:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^6

Passo 5

Agora, precisamos identificar os números quânticos para os elétrons do nível mais externo. No caso do ferro, os elétrons mais externos estão nos orbitais 4s e 3d.
Os números quânticos são:
  • Número quântico principal ( n): Indica o nível de energia.
  • Número quântico azimutal ( l): Indica a forma do orbital.
  • Número quântico magnético ( ml): Indica a orientação do orbital no espaço.
  • Número quântico de spin ( ms): Indica a direção do spin do elétron.

Passo 6

Vamos identificar os números quânticos para cada tipo de orbital:
  1. Orbital 4s:
    • n = 4: É o quarto nível de energia.
    • l = 0: Para orbitais s, o valor de l é 0.
    • ml = 0: Como l = 0, o único valor possível para ml é 0.
    • ms = +12 ou -12: O spin pode ser para cima ou para baixo.
  2. Orbitais 3d:
    • n = 3: Terceiro nível de energia.
    • l = 2: Para orbitais d, o valor de l é 2.
    • ml = -2, -1, 0, +1, +2: Possíveis orientações dos orbitais d.
    • ms = +12 ou -12: Spins possíveis.

Passo 7

Como há 6 elétrons nos orbitais 3d, eles vão preencher os diferentes valores de ml com spins alternados, seguindo o princípio de Hund, que diz que os elétrons ocupam orbitais vazios primeiro e com spins paralelos antes de se emparelhar.

Passo 8

Resumindo:
  • Electron 1 e 2: Orbital 4s
    • n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +12 e -12
  • Elétrons 3 a 8: Orbitais 3d
    • n = 3, l = 2
    • ml = -2, -1, 0, +1, +2
    • ms = +12 ou -12 para cada elétron

Resposta

A configuração eletrônica do átomo de ferro ( Fe, Z=26) é:
1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^6
Os números quânticos para os elétrons do nível mais externo são:
  • Para os elétrons no orbital 4s:
    • n = 4, l = 0, ml = 0, ms = pm 12
  • Para os elétrons nos orbitais 3d:
    • n = 3, l = 2, ml = -2, -1, 0, +1, +2, ms = pm 12

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