Determine a configuração eletrônica do átomo de ferro (
) e identifique os números quânticos (
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 (
), que tem o número atômico Z = 26. Além disso, precisamos identificar os números quânticos (
,
,
e
) 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 (
), 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:
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 (
): Indica o nível de energia. - Número quântico azimutal (
): Indica a forma do orbital. - Número quântico magnético (
): Indica a orientação do orbital no espaço. - Número quântico de spin (
): Indica a direção do spin do elétron.
Passo 6
Vamos identificar os números quânticos para cada tipo de orbital:
-
Orbital 4s:
-
: É o quarto nível de energia. -
: Para orbitais s, o valor de é 0. -
: Como , o único valor possível para é 0. -
ou : O spin pode ser para cima ou para baixo.
-
-
Orbitais 3d:
-
: Terceiro nível de energia. -
: Para orbitais d, o valor de é 2. -
: Possíveis orientações dos orbitais d. -
ou : Spins possíveis.
-
Passo 7
Como há 6 elétrons nos orbitais 3d, eles vão preencher os diferentes valores de
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
-
, , , e
-
-
Elétrons 3 a 8: Orbitais 3d
-
, -
-
ou para cada elétron
-
Resposta
A configuração eletrônica do átomo de ferro (
) é:
Os números quânticos para os elétrons do nível mais externo são:
-
Para os elétrons no orbital 4s:
-
, , ,
-
-
Para os elétrons nos orbitais 3d:
-
, , ,
-
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