Química · 8.ª–12.ª classe

Exercícios resolvidos de distribuição eletrónica

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  • 6 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Para resolver exercícios de distribuição eletrónica, descubra o número de eletrões (Z num átomo neutro; Z menos a carga num catião; Z mais a carga num anião), preencha os subníveis pela ordem do diagrama 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p… e confirme que a soma dos expoentes é igual ao número de eletrões.

Resumo da teoria necessária

Os eletrões distribuem-se por subníveis, cada um com uma capacidade máxima: s = 2, p = 6, d = 10, f = 14. O preenchimento segue a ordem crescente de energia:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s …

Regras de ouro

Capacidades: s = 2 · p = 6 · d = 10 · f = 14 Átomo neutro: n.º de eletrões = Z Soma dos expoentes = n.º total de eletrões

Estratégia de resolução

  1. Determine o número de eletrões do átomo ou do ião.
  2. Preencha os subníveis pela ordem, enchendo cada um antes de passar ao seguinte.
  3. O último subnível pode ficar incompleto: é o que sobra.
  4. Verifique somando os expoentes.
  5. Para as camadas (K, L, M, N), junte os subníveis com o mesmo n: por exemplo, 3s, 3p e 3d pertencem todos à camada M.

Exercícios resolvidos (nível básico)

Exercício 1 — Oxigénio (Z = 8)

Enunciado: Escreva a distribuição eletrónica do oxigénio e indique quantos eletrões tem na camada de valência.

Resolução:

  1. Átomo neutro: 8 eletrões.
  2. 1s2 usa 2 eletrões; restam 6. 2s2 usa 2; restam 4. Os 4 que sobram ficam em 2p.
  3. Distribuição: 1s2 2s2 2p4.
  4. A camada de valência é a mais externa (n = 2): 2 + 4 = 6 eletrões.

Resposta: 1s2 2s2 2p4; 6 eletrões de valência. Verificação: 2 + 2 + 4 = 8.

Exercício 2 — Cloro (Z = 17), por camadas

Enunciado: Escreva a distribuição eletrónica do cloro por subníveis e por camadas.

Resolução:

  1. 17 eletrões. Subníveis: 1s2 (2), 2s2 (4), 2p6 (10), 3s2 (12); sobram 5, que vão para 3p5.
  2. Por camadas: K = 2; L = 2 + 6 = 8; M = 2 + 5 = 7.

Resposta: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, ou seja, K = 2, L = 8, M = 7. Verificação: 2 + 8 + 7 = 17.

Exercícios resolvidos (nível intermédio)

Exercício 3 — Ferro (Z = 26) e os seus iões

Enunciado: Escreva a distribuição eletrónica do ferro e dos iões Fe2+ e Fe3+.

Resolução:

  1. Ferro neutro (26 eletrões): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Soma: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 6 = 26.
  2. Num catião de metal de transição, os eletrões saem primeiro da camada mais externa (4s), e não do 3d.
  3. Fe2+ (24 eletrões): perde os dois eletrões de 4s, ficando 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6.
  4. Fe3+ (23 eletrões): perde mais um, agora do 3d, ficando 3d5.

Resposta: Fe2+: …3p6 3d6; Fe3+: …3p6 3d5. Verificação: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 6 = 24 e 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 5 = 23.

Exercício 4 — Alumínio e o ião Al3+

Enunciado: O alumínio tem Z = 13. Escreva a distribuição do átomo e do ião Al3+ e diga com que gás nobre o ião tem a mesma distribuição.

Resolução:

  1. Átomo (13 eletrões): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1.
  2. Al3+ perdeu 3 eletrões, logo tem 13 − 3 = 10 eletrões, retirados da camada mais externa (3s2 e 3p1).
  3. Fica 1s2 2s2 2p6.
  4. Com 10 eletrões e esta distribuição, coincide com o néon (Z = 10).

Resposta: Al3+: 1s2 2s2 2p6, igual à do néon. Verificação: 2 + 2 + 6 = 10 eletrões.

Exercícios de exame

Exercício 5 — Descobrir o elemento pelas camadas

Enunciado: Um átomo neutro tem 3 camadas ocupadas e 5 eletrões de valência. Qual é o seu número atómico? Escreva a distribuição.

Resolução:

  1. Três camadas ocupadas: as duas primeiras estão completas (K = 2, L = 8) e a terceira (M) é a de valência, com 5 eletrões.
  2. Z = 2 + 8 + 5 = 15.
  3. Distribuição: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. A camada M tem 2 + 3 = 5 eletrões, como pedido.

Resposta: Z = 15 (fósforo). Verificação: 2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15.

Exercício 6 — Descobrir o elemento a partir de um ião

Enunciado: O ião X2+ tem 10 eletrões. Qual é o número atómico de X e a distribuição do átomo neutro?

Resolução:

  1. Um catião com carga 2+ tem menos 2 eletrões do que o átomo: eletrões do átomo = 10 + 2 = 12.
  2. Átomo neutro: Z = número de eletrões = 12.
  3. Distribuição: 1s2 2s2 2p6 3s2.

Resposta: Z = 12 (magnésio): 1s2 2s2 2p6 3s2. Verificação: retirando os dois eletrões de 3s fica 1s2 2s2 2p6, com 10 eletrões, como no enunciado.

Erros frequentes

  • Encher 3d antes de 4s. Na ordem de energia, 4s vem antes de 3d. Alguns manuais escrevem 3d antes de 4s na versão final (por ordem de camadas); as duas escritas descrevem o mesmo átomo, mas confirme qual o seu manual pede.
  • Ultrapassar a capacidade: 2p7 ou 3s3 não existem. Se passar do máximo, o excesso vai para o subnível seguinte.
  • Usar Z em vez do número de eletrões nos iões. Num ião a contagem muda: some a carga de um anião e subtraia a de um catião.
  • Tirar os eletrões do subnível errado num catião. Retire sempre da camada mais externa (maior n), por exemplo 4s antes de 3d.
  • Esquecer a verificação. A soma dos expoentes apanha quase todos os erros de contagem.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Escreva a distribuição eletrónica do azoto (Z = 7) e diga quantos eletrões desemparelhados tem nos orbitais 2p.

Ver dica

Distribua primeiro os 7 eletrões pelos subníveis. Nos três orbitais p, cada eletrão ocupa um orbital livre antes de formar par (regra de Hund).

Ver solução

1s2 2s2 2p3 (2 + 2 + 3 = 7). Os três eletrões de 2p ficam em orbitais diferentes, por isso há 3 eletrões desemparelhados.

2Exercício 2

Escreva a distribuição do enxofre (Z = 16) e do ião sulfureto S2-.

Ver solução

Enxofre: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 (soma 16). O ião S2- ganhou 2 eletrões, logo tem 18: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6, igual à do árgon.

3Exercício 3

O potássio tem Z = 19. Escreva a distribuição do átomo e do ião K+.

Ver solução

K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 (soma 19). K+ perde o eletrão de 4s e fica com 18 eletrões: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.

4Exercício 4

Um átomo neutro tem 2 camadas ocupadas e 7 eletrões de valência. Determine Z e escreva a distribuição.

Ver solução

Camada K = 2 e camada L (de valência) = 7, logo Z = 2 + 7 = 9 (flúor). Distribuição: 1s2 2s2 2p5 (soma 9).

5Exercício 5

O zinco tem Z = 30. Escreva a distribuição do átomo e do ião Zn2+, e indique quantos eletrões tem cada um.

Ver dica

O Zn2+ perde os eletrões da camada mais externa.

Ver solução

Zn (30 eletrões): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 (soma 30). Zn2+ perde os dois eletrões de 4s e tem 28 eletrões: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 (soma 28).

Perguntas frequentes

Como estudar este tema com exercícios?

Comece por átomos neutros pequenos (Z até 18), depois passe aos iões e só então aos elementos com 3d. Resolva sem olhar para a solução e confirme sempre com a soma dos expoentes. Repita os que errou dois ou três dias depois.

Que tipo de exercícios saem nos exames?

Os formatos mais comuns são escrever a distribuição de um átomo ou ião, indicar os eletrões de valência, deduzir Z a partir das camadas ou de um ião e relacionar a distribuição com o grupo e o período. Confirme no programa e nos exames anteriores da sua escola o que é pedido na sua classe.

Onde posso rever a teoria?

No manual da sua classe e no artigo do MeuGuia sobre a distribuição eletrónica, onde o método é explicado desde o início, com o diagrama de preenchimento.

O cobre e o crómio seguem a regra?

São exceções conhecidas: o crómio (Z = 24) fica com 4s1 3d5 e o cobre (Z = 29) com 4s1 3d10, por estabilidade. Alguns programas não pedem as exceções; confirme no seu manual.

Resumo

  • Primeiro conte os eletrões: Z no átomo neutro, Z menos a carga no catião, Z mais a carga no anião.
  • Preencha pela ordem 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p…, respeitando s = 2, p = 6, d = 10, f = 14.
  • A soma dos expoentes tem de dar o número de eletrões.
  • Nos catiões, os eletrões saem da camada mais externa (4s antes de 3d).
  • A camada de valência é a de maior n; o seu número de eletrões ajuda a descobrir o grupo.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Chemistry (em inglês), capítulo sobre estrutura eletrónica dos átomos, com mais exercícios.
  • A tabela periódica da IUPAC, para consultar os números atómicos.

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