The rare earth elements, or lanthanides, commonly exist as 3+ ions. Using an orbital box diagram and noble gas notation, show the electron configurations of the following elements and ions.
(a) Ce and (cerium)
(b) Ho and (holmium)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! O enunciado pede para a gente mostrar as configurações eletrônicas de dois elementos, cério (Ce) e hólmio (Ho), além de seus íons 3+ ( e ). Para isso, vamos usar a notação de gás nobre e diagramas de orbitais. Vamos precisar lembrar como os elétrons se distribuem nos átomos e como representamos isso usando a teoria dos orbitais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a notação de gás nobre. Essa notação nos ajuda a escrever a configuração eletrônica de um elemento de forma mais simples, começando pelo gás nobre que vem antes dele na tabela periódica. Por exemplo, para o cério (Ce), que tem o número atômico 58, o gás nobre anterior é o xenônio (Xe), que tem 54 elétrons. Então, começamos com e adicionamos os elétrons restantes.

Passo 3

Agora, vamos distribuir os elétrons adicionais de forma correta. O cério tem 58 elétrons, e o xenônio tem 54. Então, precisamos adicionar mais 4 elétrons. A ordem de preenchimento dos orbitais segue a regra de Aufbau, que preenche os orbitais de menor energia primeiro. Para os lanthanídeos, os elétrons adicionais geralmente entram nos orbitais e .

Passo 4

Para o cério (Ce):
  • Começamos com .
  • Os 4 elétrons adicionais vão para os orbitais e .
  • A configuração fica: .

Passo 5

Para o íon :
  • Como é um íon 3+, vamos remover 3 elétrons do cério neutro.
  • Geralmente, removemos primeiro os elétrons dos orbitais de maior energia, que são e .
  • Removendo 2 elétrons do e 1 elétron do , a configuração fica: .

Passo 6

Agora, vamos fazer a mesma coisa para o hólmio (Ho), que tem o número atômico 67. O gás nobre anterior também é o xenônio ( ). Precisamos adicionar 13 elétrons adicionais.

Passo 7

Distribuindo os 13 elétrons adicionais para o hólmio:
  • Começamos com .
  • Seguindo a ordem de energia, adicionamos os elétrons nos orbitais , e .
  • A configuração fica: .

Passo 8

Para o íon :
  • Removemos 3 elétrons dos elétrons adicionais.
  • Primeiro, removemos os 2 elétrons do e 1 elétron do .
  • A configuração fica: .

Resposta

(a) Cério (Ce):
Íon :
(b) Hólmio (Ho):
Íon :

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Símbolo
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Nêutrons 30 64
Elétrons 48 86
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