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
N ou Si
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar, entre
e
, qual dos dois elementos tem a maior primeira energia de ionização.
Informações relevantes dadas (implícitas pelo enunciado): os elementos a comparar são (nitrogênio) e
(silício). Vou usar as posições periódicas e as configurações eletrônicas desses elementos — essas informações são necessárias para responder com justificativa.
Informações relevantes dadas (implícitas pelo enunciado): os elementos a comparar são
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
é um átomo neutro,
Unidade comum:
. Intuitivamente: quanto maior a atração do núcleo sobre os elétrons mais externos, maior a
.
Passo 3
Fatores que controlam a
(explicação didática):
- Carga nuclear efetiva
: é a carga positiva do núcleo que “sobra” vista pelo elétron mais externo depois do efeito de blindagem (shielding) pelos elétrons internos. Quanto maior , maior a atração e maior a . - Distância média do elétron ao núcleo (raio atômico): elétrons mais perto sentem maior força coulombiana; assim, átomos menores tendem a ter maior
. - Blindagem (shielding): elétrons em camadas internas reduzem a atração sentida pelos elétrons externos. Blindagem eficiente diminui
. - Estabilidades de configuração (ex.: subcamadas meio preenchidas ou totalmente preenchidas) podem aumentar levemente a
.
Relação qualitativa (modelo hidrogenoide, só para intuição):
onde
é o número quântico principal da camada do elétron removido. Isso indica que para mesmo
, elétrons com
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
tende a aumentar porque aumenta e o raio diminui. - Ao mover-se para baixo numa mesma coluna (grupo), a
tende a diminuir porque o elétron removido tem 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
: número atômico . Configuração eletrônica: . Está no período e no grupo . - Para
: número atômico . Configuração eletrônica: . Está no período e no grupo .
Passo 6
Aplicando os conceitos: comparação direta
-
tem o elétron mais externo na camada ; tem o elétron mais externo na camada . Pelo fator (distância maior para ), espera-se que os elétrons de estejam menos ligados, portanto tenha menor. - Mesmo que
tenha maior (14 contra 7), a blindagem por todas as camadas internas e o fato de o elétron estar em compensam: o efetivo sentido pelo elétron externo de não supera o efeito de maior distância. - Além disso,
tem uma configuração que é meio-preenchida e isso confere uma estabilidade extra, elevando um pouco sua (um efeito adicional a favor de ).
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
Esses números confirmam a previsão qualitativa:
tem
significativamente maior que
.
Passo 8
Resposta final lógica e resumida: com base nas tendências periódicas (camada principal maior para
, blindagem, e estabilidade de
em
), concluímos que
tem maior primeira energia de ionização que
.