Química · 8.ª–12.ª classe

Como representar a configuração eletrónica de um ião?

  • 8 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Para escrever a configuração eletrónica de um ião, calcule o número de eletrões do ião (Z menos a carga num catião; Z mais a carga num anião) e distribua-os pela ordem de enchimento, como num átomo neutro. O número de protões não muda: só os eletrões.

Quando se aplica

Aplica-se sempre que o enunciado dá um ião (Na+, Cl-, O2-, Mg2+...) e pede a distribuição dos seus eletrões por camadas ou por subníveis. É a base para perceber por que razão os iões mais comuns têm 2 ou 8 eletrões na última camada.

Pré-requisitos

  • Saber o número atómico Z do elemento (tabela periódica).
  • Saber representar a configuração eletrónica de um átomo neutro.
  • Saber a capacidade de cada camada e de cada subnível: 1.ª camada, 2 eletrões; 2.ª camada, 8; na 3.ª camada, até ao cálcio, colocam-se 8 antes de começar a 4.ª; por subníveis, s com 2, p com 6, d com 10.

Ordem de enchimento dos subníveis

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p

Método passo a passo

  1. Escreva o símbolo e a carga do ião e procure Z na tabela.
  2. Calcule o número de eletrões:
    • catião (carga positiva, perdeu eletrões): n.º de eletrões = Z − carga;
    • anião (carga negativa, ganhou eletrões): n.º de eletrões = Z + valor da carga.
  3. Distribua os eletrões pela ordem de enchimento (ou por camadas: 2, 8, 8...).
  4. Confirme que a soma dos eletrões distribuídos é igual ao número calculado.
  5. Verifique a carga: n.º de protões − n.º de eletrões = carga do ião.
  6. Observe: muitos iões ficam com a camada exterior completa (2 ou 8 eletrões), igual à de um gás nobre.

Atenção

Num catião de um metal de transição (como Fe2+), os eletrões saem primeiro do subnível de maior número quântico principal (o 4s) e só depois do 3d, embora na ordem de enchimento do átomo o 4s se preencha antes do 3d. Este caso só aparece nos níveis mais avançados; confirme no seu programa.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Catião Na+ (básico)

Enunciado: Represente a configuração eletrónica do ião Na+ (Z = 11).

Resolução:

  1. O átomo neutro tem 11 eletrões: 1s2 2s2 2p6 3s1 (camadas 2, 8, 1).
  2. A carga é +1: perdeu 1 eletrão, logo tem 11 − 1 = 10 eletrões.
  3. O eletrão perdido é o da camada exterior (3s1).
  4. Distribuição: 1s2 2s2 2p6, ou seja, camadas 2, 8.

Resposta: Na+: 1s2 2s2 2p6 (2, 8). Verificação: 2 + 2 + 6 = 10 eletrões; carga = 11 − 10 = +1; é igual à configuração do néon.

Exemplo 2 — Aniões O2− e Cl−

Enunciado: Escreva a configuração eletrónica de O2- (Z = 8) e de Cl- (Z = 17).

Resolução:

  1. O2-: 8 + 2 = 10 eletrões. Distribuição: 1s2 2s2 2p6 (camadas 2, 8).
  2. Cl-: 17 + 1 = 18 eletrões. Distribuição: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (camadas 2, 8, 8).

Resposta: O2-: 1s2 2s2 2p6; Cl-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Verificação: O: 8 − 10 = −2; Cl: 17 − 18 = −1. O O2- fica com a configuração do néon e o Cl- com a do árgon.

Exemplo 3 — Catião Ca2+ e espécies isoeletrónicas

Enunciado: Escreva a configuração do Ca2+ (Z = 20) e indique outro ião isoeletrónico (com o mesmo número de eletrões).

Resolução:

  1. O átomo de cálcio tem 20 eletrões: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 (camadas 2, 8, 8, 2).
  2. Carga +2: perde 2 eletrões (os do 4s), ficando com 18.
  3. Distribuição: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
  4. Outro ião com 18 eletrões: o Cl- (17 + 1 = 18) ou o S2- (16 + 2 = 18).

Resposta: Ca2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (2, 8, 8). Verificação: carga = 20 − 18 = +2. Ca2+, Cl- e S2- têm a mesma configuração do árgon.

Exemplo 4 — Nível de exame: Fe2+ e Fe3+

Enunciado: O ferro tem Z = 26. Escreva a configuração eletrónica do átomo e dos iões Fe2+ e Fe3+.

Resolução:

  1. Átomo de Fe (26 eletrões): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6.
  2. Fe2+ (24 eletrões): perdem-se primeiro os 2 eletrões do 4s: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6.
  3. Fe3+ (23 eletrões): perde-se mais um eletrão do 3d: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5.

Resposta: Fe2+: ...3d6; Fe3+: ...3d5. Verificação: soma Fe2+: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 = 24; soma Fe3+: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 5 = 23.

Erros frequentes

  • Alterar o número de protões ao formar o ião. Só os eletrões mudam; Z é fixo.
  • Somar eletrões num catião (ou subtrair num anião): a carga positiva é perda de eletrões, a negativa é ganho.
  • Esquecer de verificar a soma: a distribuição final tem de dar o número de eletrões calculado.
  • Retirar eletrões da camada interior num catião de metal representativo: saem sempre da camada mais exterior.
  • Dizer que o ião e o átomo têm a mesma configuração. São diferentes (mesmo Na e Na+).
  • Esquecer que o ião isoeletrónico não é o mesmo elemento: Na+ e Mg2+ têm as mesmas configurações, mas Z diferentes.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Escreva a configuração eletrónica do ião Li+ (Z = 3).

Ver solução

O Li tem 3 eletrões (1s2 2s1); o Li+ perde 1, ficando com 2: 1s2 (camada 2).

2Exercício 2

Escreva a configuração eletrónica do ião F- (Z = 9) e diga a que gás nobre é igual.

Ver solução

F-: 9 + 1 = 10 eletrões: 1s2 2s2 2p6 (camadas 2, 8). É igual à do néon.

3Exercício 3

Escreva a configuração do S2- (Z = 16) por camadas e por subníveis.

Ver dica

Número de eletrões: 16 + 2.

Ver solução

18 eletrões. Por camadas: 2, 8, 8. Por subníveis: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Igual à do árgon.

4Exercício 4

Quais destas espécies são isoeletrónicas com o átomo de néon (10 eletrões): Na+, Mg2+, F-, O2-, Cl-? Justifique.

Ver solução

Na+: 11 − 1 = 10 (sim). Mg2+: 12 − 2 = 10 (sim). F-: 9 + 1 = 10 (sim). O2-: 8 + 2 = 10 (sim). Cl-: 17 + 1 = 18 (não). Resposta: Na+, Mg2+, F- e O2-.

5Exercício 5

Escreva a configuração eletrónica do Zn2+ (Z = 30), sabendo que o átomo de zinco é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10.

Ver solução

O Zn2+ perde os 2 eletrões do 4s e fica com 28 eletrões: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10. Verificação: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 10 = 28; carga = 30 − 28 = +2.

Perguntas frequentes

Quando se usa este método?

Sempre que um enunciado dá um ião e pede a sua configuração eletrónica, ou quando se quer explicar por que razão um elemento forma um determinado ião (por exemplo, o sódio forma Na+ porque assim fica com a configuração do néon).

Existe um método mais rápido?

Para iões simples basta escrever a configuração do gás nobre correspondente: Na+, Mg2+, F- e O2- têm a do néon; Cl-, S2-, K+ e Ca2+ têm a do árgon. Mesmo assim, confirme sempre o número de eletrões.

Que erros são mais comuns?

Trocar a regra do sinal da carga (somar eletrões a um catião), esquecer a soma de verificação e alterar o número de protões. Veja a secção de erros frequentes.

Porque é que muitos iões têm configuração de gás nobre?

Porque a camada exterior completa (com 2 ou 8 eletrões) é muito estável. Os átomos tendem a perder ou a ganhar eletrões de modo a atingi-la. Há exceções, nomeadamente nos metais de transição; confirme no manual como o seu programa trata o assunto.

Resumo

  • O ião tem o mesmo Z do átomo, mas número de eletrões diferente.
  • Catião: eletrões = Z − carga. Anião: eletrões = Z + carga.
  • Distribui-se pela ordem de enchimento: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d.
  • Os eletrões perdidos saem da camada mais exterior (nos metais de transição, primeiro do 4s).
  • Verifique sempre: soma dos eletrões distribuídos e carga = protões − eletrões.
  • Muitos iões ficam com a configuração de um gás nobre.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial do INIDE / Ministério da Educação de Angola — confirme a edição em vigor.
  • Chemistry da OpenStax (em inglês, de acesso livre), capítulos sobre estrutura eletrónica e iões.
  • A tabela periódica da IUPAC, para consultar os números atómicos.

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