As pedras preciosas são objeto de desejo da humanidade por milênios, seja por sua beleza, perenidade, raridade ou ainda por seu valor comercial. As cores de muitas gemas (pedras preciosas) se devem a presença de determinados íons na sua composição química. As ametistas, por exemplo, são do cobiçado violeta em função do Fe3+ ou do Mn3+, o vermelho do rubi se deve a presença do Cr3+ e as cores das safiras estão ligadas a presença do Co2+, Fe2+ ou Ti4+. Já é possível produzir gemas artificiais baseando-se nos conhecimentos químicos que possuímos a respeito das mesmas.
Com base no texto responda, faça o que se pede a seguir.
a) Procure na tabela periódica o nome e o número atômico de cada um dos elementos presentes nos íons que aparecem no texto acima .
b) Usando o número atômico, determine os números de prótons e elétrons em cada íon responsável pela coloração da ametista.
c) Faça a distribuição eletrônica nos subníveis dos íons responsáveis pela coloração do rubi.
d) Faça a distribuição eletrônica nas camadas para os íons responsáveis pela coloração da safira.
Soluções para a tarefa
Resposta:
a)
₂₆Fe Ferro, Z= 26
₂₅Mn Manganês, Z= 25
₂₄Cr Cromo, Z= 24
₂₇Co Cobalto, Z= 27
₂₂Ti Titânio, Z= 22
b)
Cálculo de prótons, nêutrons e elétrons
Lembre que:
- em um átomo no seu estado fundamental (eletricamente neutro), o nº de elétrons é igual ao nº de prótons;
- o nº de prótons é também o nº atômico (Z);
- em um íon devemos considerar os elétrons cedidos (cátions) e os elétrons recebidos (ânions);
- o nº de massa (A) é a soma dos prótons e nêutrons;
- no símbolo do elemento químico o índice (nº inferior) indica o nº atômico (Z) e o expoente (nº superior) indica a massa atômica (A);
- a carga indica o nº de elétrons cedidos (cátions⁺) ou recebidos (ânions⁻)
assim:
- aplicar:
Ё = P = Z
A= P + N onde Ё= nº de elétrons, P= nº de prótons, Z= nº atômico, A= nº de massa, N= nº de nêutrons
₂₆Fe⁵⁶⁽⁺³⁾: P= 26, Z= 26, A= 56, N= 56-26= 30, Ё = 26-3= 23 (note que temos um cátion⁺³, isto significa que o átomo cedeu 3 elétrons
₂₅Mn⁵⁵⁽⁺³⁾: P= 25, Z= 25, A= 55, N= 55-25= 30, Ё = 25-3= 22 (note que temos um cátion⁺³, isto significa que o átomo cedeu 3 elétrons
=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*
Para realizar a distribuição eletrônica de íons:
- fazer a distribuição eletrônica utilizando o Diagrama de Pauling na ordem energética, isto é, seguindo a ordem dada pelas setas, para o átomo do elemento no estado fundamental;
- retirar ou adicionar a quantidade de elétrons que o átomo perdeu ou ganhou a partir do subnível e do nível mais externo no átomo no estado fundamental.
- quando o átomo ganha ou perde elétrons, isso ocorre na sua camada de valência, isto é, na camada mais externa ao núcleo, a sua configuração eletrônica é alterada.
Lembre que:
- subnível mais energético é o último à ser preenchido;
- camada de valência é a camada mais externa
c)
₂₄Cr⁺³: Distribuição do átomo neutro:
₂₄Cr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵
- o cátion cedeu 3 elétrons, perdeu a camada 4 e 1 elétron do subnível 3d:
₂₄Cr⁺³: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁴
d)
Co⁺²: Distribuição do átomo neutro:
₂₇Co: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁷
- o cátion cedeu 2 elétrons, perdeu a camada 4
₂₇Co⁺²: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ ==> Camadas: K= 2, L=8, M= 15
Fe⁺²: Distribuição do átomo neutro:
₂₆Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
- o cátion cedeu 2 elétrons, perdeu a camada 4:
₂₆Fe⁺²: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ ==> Camadas: K= 2, L=8, M= 14
Ti⁺⁴: Distribuição do átomo neutro:
₂₂Ti: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d²
- o cátion cedeu 4 elétrons, perdeu a camada 4 e o subnível 3d
₂₂Ti⁺⁴: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ ==> Camadas: K= 2, L=8, M= 8