Question

(MACKENZIE-SP) Se o subnível mais energético de átomo x apresenta n=4; l=3; ml=-2 e ms=+1/2, é correto afirmar que: (convenção de spin: primeiro elétron de um orbital tem spin (ms) igual a -1/2)

A) x pertence à família periódica 14 (4A).
B) esse subnível completo apresenta dez elétrons.
C) x apresenta camada de valência 4f².
D) x pertence à série dos lantanídeos.
E) x é elemento de transição externa.

Answer 1

Sabemos que n=4. Logo, o elétron mais energético está no nível 4. Como ℓ=3, podemos dizer também que esse elétron está no subnível f, já que se:

• ℓ=0, o subnível é s;
• ℓ=1, o subnível é p;
• ℓ=2, o subnível é d;
• ℓ=3, o subnível é f.

O subnível f possui 7 "posições", numeradas de -3 a 3, do modo que se segue:

$\dfrac{\Box}{-3}~\dfrac{\Box}{\boxed{-2}}~\dfrac{\Box}{-1}~\dfrac{\Box}{0}~\dfrac{\Box}{1}~\dfrac{\Box}{2}~\dfrac{\Box}{3}$

Como mℓ=-2, o elétron que queremos está na segunda posição, a qual está destacada acima. Cada um dos quadrados da figura acima é um orbital que comporta dois elétrons de spins contrários. Como ressaltado no enunciado, o primeiro elétron de cada orbital possui ms=-1/2. O preenchimento desses quadrados se dá a partir do que possui número -3, inicialmente colocando apenas um em cada quadrado, todos com spin ms=-1/2 (sinalizados na figura abaixo com a seta para cima). Depois de todas as 7 caixas preenchidas, começa-se a preencher as caixas novamente a partir do número -3, colocando um novo elétron em cada "caixa", dessa vez com ms=+1/2 (que é indicado abaixo como uma seta para baixo). Como o spin do elétron analisado é ms=+1/2, temos que o preenchimento será dessa forma:

$\dfrac{\boxed{\uparrow\downarrow}}{-3}~\dfrac{\boxed{\uparrow\downarrow}}{-2}~\dfrac{\boxed{\uparrow~}}{-1}~\dfrac{\boxed{\uparrow~}}{0}~\dfrac{\boxed{\uparrow~}}{1}~\dfrac{\boxed{\uparrow~}}{2}~\dfrac{\boxed{\uparrow~}}{3}$

Contando, vemos que o subnível f está com 9 elétrons (representados pelas setas). Agora podemos fazer a distribuição eletrônica, lembrando que o elétron mais energético está em 4f⁹:

$1s^2\\\\ 2s^2~2p^6\\\\ 3s^2~3p^6~3d^{10}\\\\ 4s^2~4p^6~4d^{10}~4f^9\\\\ 5s^2~5p^6\\\\ 6s^2$

Com isso, vemos que o número de elétrons do átomo analisado é 65 (basta somar os "expoentes" ao lado das letras dos subníveis). Como nada é dito, vamos considerar que o átomo está no estado fundamental. Desse modo, o número de elétrons é igual ao de prótons. Logo, queremos o elemento de número atômico 65.

Olhando a tabela, vemos que esse elemento é o Térbio (Tb), o qual é um lantanídeo e da família 3.

Agora, vamos analisar as opções separadamente:

A) F => Pertence à família 3.
B) F => O subnível f completo apresenta 14 elétrons.
C) F => A camada de valência é 6s².

D) V

E) F => Os lantanídeos são elementos de transição interna.

Portanto, a resposta é $\text{Letra D.}$