Escreva a configuração eletrônica completa para as espécies químicas abaixo e determine a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético. A partir do valor de Z ef calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
b) Ni

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a espécies química Ni. O que a gente precisa fazer aqui é duas coisas: primeiro, escrever a configuração eletrônica completa do níquel (Ni) e segundo, determinar a carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético. Depois disso, a ideia é usar esse valor de Zef para colocar as espécies químicas em ordem crescente de energia de ionização. Vamos por partes!

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é configuração eletrônica. Basicamente, é uma maneira de mostrar como os elétrons estão distribuídos nas camadas ao redor do núcleo de um átomo. Para escrever a configuração do níquel, precisamos saber quantos elétrons ele tem. O níquel (Ni) tem número atômico 28, ou seja, 28 elétrons.

Passo 3

Agora, vamos distribuir esses 28 elétrons nas diferentes camadas e subcamadas (s, p, d, f) seguindo as regras de preenchimento:
  1. Ordem crescente de energia: começamos preenchendo as subcamadas de menor energia.
  2. Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia disponíveis.
  3. Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos.
  4. Regra de Hund: os elétrons ocupam orbitais vazios antes de se emparelhar.
Então, a configuração eletrônica do níquel fica assim:
Ni: 1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^8

Passo 4

Agora, vamos determinar a carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético, que no caso do níquel está no orbital 3d. A carga nuclear efetiva é a carga positiva real do núcleo que “sente” o elétron, levando em conta o efeito de blindagem dos outros elétrons.
A fórmula para calcular Zef é:
Zef = Z - S
Onde:
  • Z é o número atômico (28 para o Ni).
  • S é a constante de blindagem, que podemos estimar usando a regra de Slater.
Para o orbital 3d, os elétrons que contribuem para a blindagem são:
  • Todos os elétrons das camadas anteriores (1s, 2s, 2p, 3s, 3p).
  • Os elétrons na mesma subcamada (3d), mas cada um deles contribui menos para a blindagem.
Vamos estimar S:
  • Camadas anteriores possuem 18 elétrons (1s² + 2s² + 2p⁶ + 3s² + 3p⁶).
  • Para a subcamada 3d, temos 8 elétrons, cada um contribuindo aproximadamente 0.35 para S.
Então:
S = 18 + (8 times 0.35) = 18 + 2.8 = 20.8
Agora, calculamos Zef:
Zef = 28 - 20.8 = 7.2

Resposta

A configuração eletrônica do níquel (Ni) é 1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2, 3d^8 e a carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético é aproximadamente 7.2.

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