Com base nas tendências periódicas determine (se possível) o elemento em cada um dos pares vistos a seguir tem a primeira energia de ionização maior:
N ou Si

Passo 1

O que o enunciado pede: determinar, entre \mathrm{N} e \mathrm{Si}, qual dos dois elementos tem a maior primeira energia de ionização.
Informações relevantes dadas (implícitas pelo enunciado): os elementos a comparar são \mathrm{N} (nitrogênio) e \mathrm{Si} (silício). Vou usar as posições periódicas e as configurações eletrônicas desses elementos — essas informações são necessárias para responder com justificativa.

Passo 2

Definição e significado da primeira energia de ionização (aula rápida): a primeira energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo gasoso no seu estado fundamental. Em fórmula, se X é um átomo neutro,
\text{IE}_1(X)=\Delta E \text{ para } X(g)\to X^+(g)+e^-.
Unidade comum: \text{kJ·mol}^{-1}. Intuitivamente: quanto maior a atração do núcleo sobre os elétrons mais externos, maior a \text{IE}_1.

Passo 3

Fatores que controlam a \text{IE}_1 (explicação didática):
  • Carga nuclear efetiva \;Z_{\text{ef}}: é a carga positiva do núcleo que “sobra” vista pelo elétron mais externo depois do efeito de blindagem (shielding) pelos elétrons internos. Quanto maior \;Z_{\text{ef}}, maior a atração e maior a \text{IE}_1.
  • Distância média do elétron ao núcleo (raio atômico): elétrons mais perto sentem maior força coulombiana; assim, átomos menores tendem a ter maior \text{IE}_1.
  • Blindagem (shielding): elétrons em camadas internas reduzem a atração sentida pelos elétrons externos. Blindagem eficiente diminui \text{IE}_1.
  • Estabilidades de configuração (ex.: subcamadas meio preenchidas ou totalmente preenchidas) podem aumentar levemente a \text{IE}_1.
Relação qualitativa (modelo hidrogenoide, só para intuição):
E_n \propto -\frac{Z_{\text{ef}}^2}{n^2},
onde n é o número quântico principal da camada do elétron removido. Isso indica que para mesmo Z_{\text{ef}}, elétrons com n maior (camada mais externa) estão menos ligados.

Passo 4

Tendências periódicas úteis (resumo prático):
  • Ao mover-se da esquerda para a direita numa mesma linha (período), a \text{IE}_1 tende a aumentar porque Z_{\text{ef}} aumenta e o raio diminui.
  • Ao mover-se para baixo numa mesma coluna (grupo), a \text{IE}_1 tende a diminuir porque o elétron removido tem n maior (está mais distante) e a blindagem aumenta.
    Vamos aplicar isso aos dois elementos.

Passo 5

Posições e configurações eletrônicas (dados usados na resolução):
  • Para \mathrm{N}: número atômico Z=7. Configuração eletrônica: \mathrm{N}: 1s^2\,2s^2\,2p^3. Está no período 2 e no grupo 15.
  • Para \mathrm{Si}: número atômico Z=14. Configuração eletrônica: \mathrm{Si}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^2. Está no período 3 e no grupo 14.

Passo 6

Aplicando os conceitos: comparação direta
  • \mathrm{N} tem o elétron mais externo na camada n=2; \mathrm{Si} tem o elétron mais externo na camada n=3. Pelo fator n (distância maior para \mathrm{Si}), espera-se que os elétrons de \mathrm{Si} estejam menos ligados, portanto \mathrm{Si} tenha \text{IE}_1 menor.
  • Mesmo que \mathrm{Si} tenha Z maior (14 contra 7), a blindagem por todas as camadas internas e o fato de o elétron estar em n=3 compensam: o Z_{\text{ef}} efetivo sentido pelo elétron externo de \mathrm{Si} não supera o efeito de maior distância.
  • Além disso, \mathrm{N} tem uma configuração 2p^3 que é meio-preenchida e isso confere uma estabilidade extra, elevando um pouco sua \text{IE}_1 (um efeito adicional a favor de \mathrm{N}).

Passo 7

Valores numéricos (para fixar a intuição; não é imprescindível na prova, mas útil para checar): os valores tabulados da primeira energia de ionização são aproximadamente
\text{IE}_1(\mathrm{N})\approx 1402\\ \text{kJ·mol}^{-1},
\text{IE}_1(\mathrm{Si})\approx 786\\ \text{kJ·mol}^{-1}.
Esses números confirmam a previsão qualitativa: \mathrm{N} tem \text{IE}_1 significativamente maior que \mathrm{Si}.

Passo 8

Resposta final lógica e resumida: com base nas tendências periódicas (camada principal maior para \mathrm{Si}, blindagem, e estabilidade de 2p^3 em \mathrm{N}), concluímos que \mathrm{N} tem maior primeira energia de ionização que \mathrm{Si}.

Resposta

\mathrm{N}

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