Atomística ITA

(ITA_SP_01) Considere as seguintes afirmações: 
I. O nível de energia de um átomo, cujo número quântico principal é igual a 4, pode ter, no máximo, 32 elétrons.
 II. A configuração eletrônica 1s2 2s2 2p2 x 2p2 y representa um estado excitado do átomo de oxigênio 
III. O estado fundamental do átomo de fósforo contém três elétrons desemparelhados. 
IV. O átomo de nitrogênio apresenta primeiro potencial de ionização menor que o átomo de flúor.
 V. A energia necessária par excitar um elétron do estado fundamental do átomo de hidrogênio para o orbital 3s é igual àquela necessária para excitar este mesmo elétron para o orbital 3d. 

Das afirmações feitas, estão CORRETAS. 
a) apenas I, II e III 
b) apenas I, II e V 
c) apenas III e V 
d) apenas III, IV e V 
e) todas 

Gab: E


Galera, alguém poderia me explicar o porquê de a II e principalmente a V estarem corretas ?

I - Numero quantico principal é a camada. A quarta camada possui subniveis S, P, D e F. Portanto, 2+6+10+14 = 32 Correto

II - A distribuição de eletrons em um elemento sempre ocorre para que seja a menor energia necessária.
No caso, temos o subnivel P que cabe 6 eletrons. Ao colocarmos um eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico -1. Ao colocar outro eletron, ele terá a caracteristica de spin -1/2 e numero magnetico 0. Ao colocar o terceiro eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico +1.
Assim, os três estão em "caixas" diferentes, no caso x, y e z, e possuem mesmo numero de spin.
Ao colocar o quarto eletron, então ele terá spin diferente dos demais(não há caixas totalmente vazias agora), e portanto um nivel maior de energia.
A configuração normal seria 2p2x 2p1y e 2p1z.
Para fazer 2p2x 2p2y, é necessário excita-lo, dar mais energia.
Portanto, está correto.

III - Basta olhar a distribuição eletronica

IV - Correto, nitrogênio tem energia de ionização menor que o fluor devido a ter poucos protons que puxam seus eletrons em relação ao fluor.

V - Errado. Um eletron da terceira camada e subnivel S tem menor energia que um eletron da terceira camada e subnivel D.
O numero da camada e o subnivel influenciam na energia, mas o numero magnetico e o numero de spin não interferem na energia.
Errado

Carlos Adir escreveu:I - Numero quantico principal é a camada. A quarta camada possui subniveis S, P, D e F. Portanto, 2+6+10+14 = 32 Correto

II - A distribuição de eletrons em um elemento sempre ocorre para que seja a menor energia necessária.
No caso, temos o subnivel P que cabe 6 eletrons. Ao colocarmos um eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico -1. Ao colocar outro eletron, ele terá a caracteristica de spin -1/2 e numero magnetico 0. Ao colocar o terceiro eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico +1.
Assim, os três estão em "caixas" diferentes, no caso x, y e z, e possuem mesmo numero de spin.
Ao colocar o quarto eletron, então ele terá spin diferente dos demais(não há caixas totalmente vazias agora), e portanto um nivel maior de energia.
A configuração normal seria 2p2x 2p1y e 2p1z.
Para fazer 2p2x 2p2y, é necessário excita-lo, dar mais energia.
Portanto, está correto.

III - Basta olhar a distribuição eletronica

IV - Correto, nitrogênio tem energia de ionização menor que o fluor devido a ter poucos protons que puxam seus eletrons em relação ao fluor.

V - Errado. Um eletron da terceira camada e subnivel S tem menor energia que um eletron da terceira camada e subnivel D.
O numero da camada e o subnivel influenciam na energia, mas o numero magnetico e o numero de spin não interferem na energia.
Errado

Valeu!!! Em relação a II, eu não sabia que o x e y se referiam aos orbitais, mas agora já sei!!! Pela sua resolução, então, a questão não tem alternativas correta?

Não haveria, portanto, alternativa correta devido à ultima.
Contudo, como é do ITA, talvez eu duvide que ela esteja errada  . 
Uma instituição de tal renome revisaria bem a prova.

O x, y e z são orbitais para o subnível p.

para atomos de numero quantico maior do que a do hidrogenio (Z = 1) existe a divisão de niveis em subniveis, mas isso não ocorre com o hidrogênio assim para a exergia excitar o elétron de seu atomo a partir do seu estado fundamental para o 3s ou 3d é a mesma.

Há, sim, alternativa correta. O item V refere-se aos orbitais de mesma energia do átomo de hidrogênio.

Uma explicação simplista para isso seria considerar a energia de um átomo de hidrogênio em função do número quântico principal.


Isso significa que, dado um n, a energia nesta camada será igual independentemente do subnível escolhido, isto é, dado o número quântico principal, a energia será a mesma para quaisquer valores de número quântico secundário deste nível, ou seja, 0\le l \le (n-1).

Assim,

Ah sim, agora lembrei o porquê.
Considerei um argumento utilizado apenas para elementos com mais de um eletron:
A camada e o subnivel interferem apenas em elementos com mais de um eletron. A repulsão eletron-eletron faz com que para colocar um eletron em um numero magnético vazio é menor que para colocar um eletron no mesmo número magnético com um eletron já posto. Além de que, se formos considerar elementos na sua forma mais simples(não ions), um eletron de 3d possui mais energia que um eletron de 3s.
Contudo, estamos considerando apenas elementos monoeletrônicos. Nestes casos, o que interfere na energia é apenas a camada em que o mesmo se encontra.
Então está correta sim.

Carlos Adir escreveu:II - A distribuição de eletrons em um elemento sempre ocorre para que seja a menor energia necessária.
No caso, temos o subnivel P que cabe 6 eletrons. Ao colocarmos um eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico -1. Ao colocar outro eletron, ele terá a caracteristica de spin -1/2 e numero magnetico 0. Ao colocar o terceiro eletron, ele terá caracteristica de spin -1/2, e numero magnetico +1.
Assim, os três estão em "caixas" diferentes, no caso x, y e z, e possuem mesmo numero de spin.
Ao colocar o quarto eletron, então ele terá spin diferente dos demais(não há caixas totalmente vazias agora), e portanto um nivel maior de energia.
A configuração normal seria 2p2x 2p1y e 2p1z.
Para fazer 2p2x 2p2y, é necessário excita-lo, dar mais energia.
Portanto, está correto.

Você está confundindo ionização com excitação de elétrons. O Oxigênio tem 8 elétrons no estado neutro. O que significa ele preenche todos orbitais do subnível p: 2px2 2py2 2pz2 .

A configuração também mostra que está no estado fundamental.

A II está errada e a questão não tem alternativa correta. Como era de se esperar, é ITA né...

Não confundi ionização com excitação de eletrons.
O oxigênio no estado fundamental tem configuração:
1s2 2s2 2p(2x) 2p(1y) 2p(1z)
No estado excitado, um dos eletrons sai do seu estado para fazer a configuração:
1s2 2s2 2p(2x) 2p(2y) 2p(0z)
Em todos os casos, há somente 8 eletrons, o que difere no caso de um ion oxigênio(onde tem um número diferente de 8 )

Ainda acho que a II está correta e sendo portando a E como correta.

Estado normal:

Estado excitado(como a questão fala):

Mas 2pz não possui mais energia que 2py, Carlos?