Determine a configuração eletrônica completa do elemento rutênio (
) no estado fundamental. Identifique os números quânticos
para os elétrons
de maior energia.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente descobrir como os elétrons estão distribuídos no átomo do rutênio (Ru), que tem o número atômico 44. Isso significa que ele tem 44 elétrons. Além disso, precisamos identificar os números quânticos
para os elétrons 4d de maior energia. Para resolver isso, vamos usar os princípios da configuração eletrônica e entender como os elétrons ocupam os diferentes níveis e orbitais.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que os elétrons se distribuem em níveis de energia chamados camadas, que são representados por números inteiros (n = 1, 2, 3, …). Cada camada tem subníveis (s, p, d, f) com capacidades diferentes de elétrons. A ordem de preenchimento dos orbitais segue a regra de Aufbau, ou seja, os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia.
Passo 3
Vamos listar a ordem de preenchimento dos orbitais até alcançarmos 44 elétrons:
1s² (2 elétrons)
2s² (2)
2p⁶ (6)
3s² (2)
3p⁶ (6)
4s² (2)
3d¹⁰ (10)
4p⁶ (6)
5s² (2)
4d⁶ (6)
2s² (2)
2p⁶ (6)
3s² (2)
3p⁶ (6)
4s² (2)
3d¹⁰ (10)
4p⁶ (6)
5s² (2)
4d⁶ (6)
Somando: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 6 + 2 + 6 = 44 elétrons.
Passo 4
Agora, juntando tudo, a configuração eletrônica completa do rutênio é:
Passo 5
Agora, vamos identificar os números quânticos
para os elétrons 4d de maior energia. Os elétrons 4d estão no nível principal n=4.
- n (número quântico principal): 4
- l (número quântico azimutal): Para o subnível d, l=2
- m_l (número quântico magnético): Pode variar de -2 a +2 (ou seja, -2, -1, 0, +1, +2)
- m_s (número quântico de spin): Pode ser +1/2 ou -1/2
Como temos 6 elétrons no subnível 4d, os números quânticos para cada elétron serão combinações dessas possibilidades, respeitando o princípio de exclusão de Pauli (não podem ter todos os quatro números quânticos iguais).
Resposta
A configuração eletrônica completa do rutênio (Ru, Z=44) no estado fundamental é:
Os números quânticos
para os elétrons 4d de maior energia são:
- n: 4
- l: 2
- m_l: -2, -1, 0, +1, +2
- m_s: +½ ou -½