18. JUSTIFIQUE A AFIRMATIVA ABAIXO.
“Os elementos que têm elevadas energias de ionização apresentam, geralmente, afinidades eletrônicas mais negativas.”
Passo 1
Beleza, olha só o que a questão tá pedindo: eles afirmam que “elementos com elevadas energias de ionização geralmente têm afinidades eletrônicas mais negativas”. Isso é sobre tendências periódicas na Química Inorgânica – em particular, sobre energia de ionização (IE) e afinidade eletrônica (EA). Pra resolver, a gente vai precisar definir direitinho o que é IE e o que é EA, falar de carga nuclear efetiva e tamanho atômico, e ver como esses fatores afetam as duas grandezas.
Passo 2
Antes de tudo, vamo entender as definições:
- Energia de ionização (IE): é a energia mínima que eu preciso dar para arrancar um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Em fórmula:
Quanto maior a IE, mais “apertado” o elétron está preso no átomo. - Afinidade eletrônica (EA): é a variação de energia quando um átomo neutro em fase gasosa ganha um elétron. A convenção é: se o processo libera energia, EA é negativa. Em fórmula:
Quanto mais negativa a EA, mais o átomo “gosta” de ganhar elétron, liberando energia.
Agora, qual é a causa física dessas tendências? Dois pontos-chave:
- Carga nuclear efetiva (Z_eff): é a atração que os elétrons sentem do núcleo depois de descontar o efeito de blindagem dos elétrons internos. Quanto maior Z_eff, mais forte é a atração.
- Raio atômico ®: quanto menor o átomo, mais pertinho do núcleo ficam os elétrons, logo mais difícil de arrancar e mais fácil de atrair elétrons extras.
Passo 3
Juntando tudo:
- Se um elemento tem alta IE, significa que ele prende muito bem o elétron mais externo. Isso só acontece se Z_eff for grande e/ou r for pequeno.
- Esses mesmos fatores (Z_eff grande e r pequeno) fazem com que, quando o átomo tenta pegar um elétron extra, ele atraia com muita força esse elétron, liberando bastante energia → EA bem negativa.
Exemplo prático:
- Flúor (F): tem IE alta (~1680 kJ/mol) porque é pequeno e Z_eff é alto, e EA super negativa (~–328 kJ/mol) porque atrai elétrons com força.
- Sódio (Na): IE baixa (~496 kJ/mol) pois é maior e Z_eff menor; EA moderadamente negativa (~–53 kJ/mol) porque não atrai tão forte.
Ou seja, o mesmo motivo que torna a IE alta (núcleo “forte” e átomo “pequeno”) também faz a EA mais negativa.
Resposta
A correlação existe porque carga nuclear efetiva alta e raio atômico pequeno aumentam simultaneamente a energia de ionização (difícil arrancar elétrons) e tornam a afinidade eletrônica mais negativa (fácil ganhar elétrons e liberar energia).