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
calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
b) Ni
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 (
) para o elétron mais energético. Depois disso, a ideia é usar esse valor de
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:
- Ordem crescente de energia: começamos preenchendo as subcamadas de menor energia.
- Princípio de Aufbau: os elétrons ocupam primeiro os orbitais de menor energia disponíveis.
- Princípio de exclusão de Pauli: cada orbital pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: os elétrons ocupam orbitais vazios antes de se emparelhar.
Então, a configuração eletrônica do níquel fica assim:
Passo 4
Agora, vamos determinar a carga nuclear efetiva (
) 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
é:
Onde:
-
é o número atômico (28 para o Ni). -
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
:
- Camadas anteriores possuem 18 elétrons (1s² + 2s² + 2p⁶ + 3s² + 3p⁶).
- Para a subcamada 3d, temos 8 elétrons, cada um contribuindo aproximadamente 0.35 para
.
Então:
Agora, calculamos
:
Resposta
A configuração eletrônica do níquel (Ni) é
e a carga nuclear efetiva (
) para o elétron mais energético é aproximadamente 7.2.