31- A.E.I.
do zinco é maior que a do cobre, porém a E.I.
é menor. Explique.
Passo 1
O enunciado pede que eu explique por que a primeira energia de ionização (
) do zinco é maior que a do cobre, enquanto a segunda energia de ionização (
) do zinco é menor que a do cobre. Informações relevantes dadas / implicadas:
- Precisamos comparar
com e com .
- Configurações eletrônicas neutras (dados essenciais que vou usar):
- Zinco:
. - Cobre:
.
- Zinco:
- Números atômicos:
tem e tem .
A resolução real começa no próximo passo.
Passo 2
Primeiro, o que é cada coisa (mini-aula básica):
-
(primeira energia de ionização) é a energia necessária para retirar o primeiro elétron de um átomo neutro: .
-
(segunda energia de ionização) é a energia necessária para retirar um segundo elétron, partindo do cátion já formado: .
Fatores que influenciam as energias de ionização (explicação simples):
- Carga nuclear efetiva: quanto maior é o número de prótons (
) efetivamente “sentido” pelos elétrons externos, mais fortemente eles são atraídos e maior a energia necessária para removê‑los.
- Blindagem/repulsão eletrônica: elétrons internos e entre si reduzem a atração efetiva; elétrons no mesmo subnível se repelem.
- Estabilidade de subníveis preenchidos: configurações com subníveis completos (por exemplo,
) têm estabilidade extra; retirar elétrons que destroem essa estabilidade exige muita energia.
Passo 3
Comparemos
de
e
usando as configurações:
-
. O primeiro elétron removido sai de um elétron .
-
. O primeiro elétron removido também sai de (o único presente).
Por que?
- A razão principal é a carga nuclear:
tem e tem . Com um próton a mais, os elétrons de (incluindo os ) são, em média, mais fortemente atraídos pelo núcleo — a carga nuclear efetiva sobre o elétron externo é maior. Isso tende a aumentar a .
- Mesmo que
resulte numa configuração muito estável ( ), o elétron do átomo neutro de cobre está relativamente menos ligado do que o elétron do zinco por causa dessa diferença na atração nuclear. Assim, em termos práticos, é necessário mais energia para arrancar o primeiro elétron do do que do .
(Resumo curto: maiorde -> elétron 4s mais preso -> .)
Passo 4
Agora raciocinemos sobre
(a energia para tirar o segundo elétron):
- Se eu tirar o primeiro elétron de
, obtenho . Essa configuração é especialmente estável porque o subnível está completo ( ).
- Para formar
eu teria que remover um elétron dessa configuração , resultando em . Quebrar a estabilidade de um subnível cheio é energeticamente muito caro — portanto é elevada.
- Para
, ao tirar o primeiro elétron temos . Tirar o segundo elétron de normalmente retira o elétron remanescente, produzindo , que é uma configuração estável (não estamos destruindo o , estamos alcançando-o).
Portanto, remover o segundo elétron é muito mais custoso em(porque você estaria destruindo a estabilidade já presente em ) do que em (onde a passagem leva justamente a uma configuração estável).
Passo 5
Resumo didático e intuitivo (para decorar e usar na prova):
-
: zinco tem um próton a mais ( vs ), então o elétron externo do Zn está mais fortemente ligado e exige mais energia para ser removido.
-
: ao formar já se atinge a configuração estável , então arrancar um segundo elétron de cobre custa muito mais (quebrar essa estabilidade) do que arrancar o segundo elétron de zinco, que leva justamente à configuração estável .
Resposta
A
do zinco é maior que a do cobre porque
tem maior carga nuclear efetiva (
vs
), prendendo o elétron
mais fortemente.
A do zinco é menor que a do cobre porque
já possui a configuração muito estável
e remover o segundo elétron em cobre destruiria essa estabilidade (muito custoso), enquanto
conduz à configuração estável
.
A