Exercícios: A configuração eletrónica

O Sol é constituído sobretudo por hidrogénio ($Z = 1$) e os balões que flutuam nas feiras são enchidos com hélio ($Z = 2$). Escreve a configuração eletrónica de cada elemento e indica em que subnível se encontram os seus eletrões.

No modelo de Bohr, os eletrões seguiam órbitas exatas em torno do núcleo, como os planetas em torno do Sol. Hoje, o modelo quântico fala de orbitais. A figura compara os dois modelos.

Explica por palavras tuas o que é uma orbital e em que se diferencia de uma órbita do modelo de Bohr.

Cada orbital pode alojar, no máximo, $2$ eletrões. Um subnível $s$ tem uma única orbital e um subnível $p$ tem $3$ orbitais, como se mostra na figura.

Calcula quantos eletrões cabem, no máximo, num subnível $s$ e quantos num subnível $p$.

As baterias dos telemóveis contêm lítio ($Z = 3$).

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Explica por que razão o terceiro eletrão não pode ocupar o subnível $1s$.

O carbono ($Z = 6$) está na mina dos lápis, no diamante e em todas as moléculas dos seres vivos.

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Indica quantos eletrões de valência (os eletrões do seu último nível) tem.

Os reclamos luminosos de muitos bares e cinemas funcionam com néon ($Z = 10$).

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Verifica que o seu último nível está completo e explica por que razão o néon é um gás tão pouco reativo.

Uma sonda espacial analisa a atmosfera de um planeta e encontra átomos cuja configuração eletrónica é $1s^2\ 2s^2\ 2p^4$.

1. a) Quantos eletrões tem cada um desses átomos?
2. b) Sabendo que num átomo neutro o número de eletrões coincide com o número atómico $Z$, de que elemento se trata?

Os candeeiros de iluminação pública de luz alaranjada de muitas autoestradas são lâmpadas de vapor de sódio ($Z = 11$).

1. a) Escreve a configuração eletrónica do sódio.
2. b) Quantos eletrões de valência tem?

O cloro ($Z = 17$) é utilizado para desinfetar a água das piscinas.

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Indica quantos eletrões de valência tem e quantos lhe faltam para completar o seu último nível.

Entre os dois vidros de muitas janelas com vidro duplo coloca-se árgon ($Z = 18$), um gás que praticamente não reage com nada.

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Explica, observando o seu último nível, porque é que o árgon é tão pouco reativo.

O potássio ($Z = 19$) das bananas tem mais um eletrão do que o árgon. De acordo com o diagrama de Moeller, quando o subnível $3p$ está cheio começa a ocupar-se o $4s$, que tem menos energia do que o $3d$, como se mostra na figura.

1. a) Escreve a configuração eletrónica do potássio.
2. b) Indica em que subnível se encontra o seu eletrão de valência.

O cálcio ($Z = 20$) é o mineral dos ossos e dos recifes de coral.

1. a) Escreve a sua configuração eletrónica.
2. b) Quantos eletrões de valência tem?

O soro fisiológico administrado nos hospitais contém iões $\text{Na}^+$.

1. a) Escreve a configuração eletrónica do átomo de sódio ($Z = 11$) e a do ião $\text{Na}^+$.
2. b) Com que gás nobre coincide a configuração do ião?

No sal de cozinha o cloro ($Z = 17$) está presente como ião cloreto, $\text{Cl}^-$.

1. a) Escreve a configuração eletrónica do ião $\text{Cl}^-$.
2. b) Verifica que coincide com a configuração de um gás nobre e indica de qual se trata.

O diagrama de Moeller ordena os subníveis por diagonais, de menor a maior energia, como se mostra na figura. Os primeiros troços são: $1s$; depois $2s$; depois a diagonal $2p$-$3s$; depois a diagonal $3p$-$4s$; e a seguir a diagonal $3d$-$4p$-$5s$.

Ordena os seguintes subníveis por ordem crescente de energia: $3s$, $4s$, $1s$, $3p$, $2p$, $2s$ e $3d$.

Um aluno escreve no seu caderno que a configuração do sódio ($Z = 11$) é $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^3$. Encontra o erro, explica por que razão essa configuração é impossível e escreve a configuração correta.

Na eletrónica de telemóveis e computadores utiliza-se uma cerâmica muito resistente ao calor, o nitreto de alumínio, formado por iões $\text{Al}^{3+}$ e iões $\text{N}^{3-}$ ($Z$: Al = 13, N = 7), como se mostra na figura.

1. a) Escreve a configuração eletrónica de cada um dos dois iões.
2. b) Verifica que ambos têm o mesmo número de eletrões (diz-se que são isoeletrónicos).
3. c) Explica por que razão, tendo os mesmos eletrões, um tem carga $3+$ e o outro carga $3-$ (pensa nos protões de cada núcleo).

A configuração eletrónica de um elemento termina em $3p^5$.

1. a) Escreve a sua configuração completa e deduz o seu número atómico.
2. b) Quantos eletrões lhe faltam para completar o nível $3$ (incluindo as suas orbitais $3d$)?
3. c) Prevê o ião mais provável que esse elemento formará e escreve a configuração desse ião.

Alguns antiácidos de farmácia contêm óxido de magnésio, $\text{MgO}$, formado por iões $\text{Mg}^{2+}$ e iões $\text{O}^{2-}$ ($Z$: Mg = 12, O = 8).

1. a) Escreve a configuração eletrónica de cada ião.
2. b) Verifica que os dois iões têm o mesmo número de eletrões.
3. c) A partir das configurações dos átomos neutros, explica por que razão é vantajoso para o magnésio perder $2$ eletrões e para o oxigénio ganhar $2$.

Para derreter o gelo das estradas no inverno utiliza-se cloreto de magnésio, $\text{MgCl}_2$ ($Z$: Mg = 12, Cl = 17).

1. a) Escreve as configurações eletrónicas dos dois átomos e dos seus iões $\text{Mg}^{2+}$ e $\text{Cl}^-$.
2. b) Justifica, a partir das cargas dos iões, por que razão a fórmula do composto é $\text{MgCl}_2$ e não $\text{MgCl}$.

Em vídeos de laboratório observa-se que o sódio ($Z = 11$) e o potássio ($Z = 19$) reagem com a água de forma muito semelhante, libertando uma chama.

1. a) Escreve as configurações eletrónicas dos dois elementos.
2. b) Indica o que têm em comum as suas camadas de valência.
3. c) Utiliza essa semelhança para explicar por que razão os dois elementos se comportam quimicamente de forma tão semelhante.

Para o potássio ($Z = 19$), um aluno escreve a configuração $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^1$ e argumenta que «depois do subnível $3p$ é a vez do $3d$».

1. a) Escreve a configuração correta aplicando a ordem do diagrama de Moeller.
2. b) Explica que erro cometeu o aluno.
3. c) De acordo com a configuração correta, quantos eletrões de valência tem o potássio?

Um ião $\text{X}^{2+}$ tem a configuração eletrónica $1s^2\ 2s^2\ 2p^6$.

1. a) Calcula quantos eletrões tem o ião e deduz o número atómico do elemento X.
2. b) Um ião $\text{Y}^{-}$ tem exatamente a mesma configuração: deduz também o seu número atómico.
3. c) Com a ajuda da tabela periódica, identifica os elementos X e Y.

As bebidas isotónicas para desportistas contêm, entre outros, iões $\text{K}^+$, $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{Mg}^{2+}$ ($Z$: K = 19, Ca = 20, Mg = 12).

1. a) Escreve a configuração eletrónica de cada um dos três iões.
2. b) O que têm em comum as três configurações?
3. c) Explica, a partir desse aspeto em comum, por que razão é tão fácil para estes três elementos formar iões positivos.