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:
O ou Cl
O ou Cl
Passo 1
Enunciado: entre
e
, qual dos dois átomos tem a primeira energia de ionização maior?
Informações dadas (explícitas ou implícitas): os dois elementos são átomos neutros do quadro periódico: (oxigénio) e
(cloro). Não há outras informações numéricas no enunciado.
Informações dadas (explícitas ou implícitas): os dois elementos são átomos neutros do quadro periódico:
Passo 2
O que é “primeira energia de ionização” (definição clara e simples).
A primeira energia de ionização é a energia necessária para retirar o elétron mais fracamente ligado de um átomo neutro no estado gasoso. Em termos químicos/energéticos: é a energia para fazer a transformação
A primeira energia de ionização é a energia necessária para retirar o elétron mais fracamente ligado de um átomo neutro no estado gasoso. Em termos químicos/energéticos: é a energia para fazer a transformação
Quanto maior essa energia, mais difícil é remover o primeiro elétron.
Passo 3
Por que a posição na tabela periódica influencia essa energia (conceitos essenciais).
Dois efeitos principais que controlam a primeira energia de ionização são:
Dois efeitos principais que controlam a primeira energia de ionização são:
- o efeito do número quântico principal
(camada eletrónica): elétrons com maior estão, em média, mais longe do núcleo, portanto menos fortemente ligados; - a carga nuclear efetiva
: é a carga positiva efetiva que os elétrons de valência “sentem” depois do efeito de blindagem (shielding) dos elétrons internos. Maior puxa os elétrons com mais força e aumenta a energia de ionização.
Uma forma qualitativa e útil de pensar é a proporcionalidade aproximada
onde
é a energia de ionização,
é a carga nuclear efetiva do elétron que vai ser removido e
é o número quântico principal da camada desse elétron. Essa expressão não é uma lei exata, mas ajuda a comparar ordens de grandeza.
Passo 4
Localização dos elementos e dados básicos (onde cada um está na tabela periódica).
-
está no período e no grupo . O número atômico é . O seu elétron de valência está em . -
está no período e no grupo . O número atômico é . O seu elétron de valência está em .
Passo 5
Estimativa qualitativa por efeitos concorrentes (explicar em linguagem simples).
- Em sentido horizontal (da esquerda para a direita) a energia de ionização tende a aumentar porque
aumenta (mais prótons atraindo os mesmos elétrons de valência). - Em sentido vertical (de cima para baixo) a energia de ionização tende a diminuir porque
aumenta (elétrons mais afastados e maior blindagem).
No nosso caso
está à direita de
(ganha prótons, o que tende a aumentar
), mas está numa camada abaixo (
maior), o que tende a diminuir
. Precisamos ver qual efeito domina.
Passo 6
Estimativa semi-quantitativa usando uma noção simples de blindagem (Slater simplificado) e a proporcionalidade dada.
Vamos estimar de forma bem simples: subtraímos a blindagem dos elétrons internos do número atômico (isto é uma aproximação pedagógica, suficiente para comparação).
Vamos estimar
- Para
(valente em ): elétrons internos são os (2 elétrons). Aproximando para os elétrons de valência:
Usando
, a estimativa proporcional é
- Para
(valente em ): elétrons internos são os (total elétrons). Aproximando:
Usando
, a estimativa proporcional é
Comparando os valores proporcionais estimados,
para
vs
para
, vemos que o efeito da camada adicional (
maior) em
domina sobre o aumento pequeno de
. Portanto esperamos que
tenha maior energia de ionização.
Passo 7
Confirmação com valores empíricos (só para validar e deixar você mais seguro).
Os valores empíricos (tabelados) da primeira energia de ionização são aproximadamente:
Os valores empíricos (tabelados) da primeira energia de ionização são aproximadamente:
Isso confirma que
tem uma primeira energia de ionização maior que
.
Passo 8
Resumo didático e dica para a prova (como raciocinar rápido).
- Veja período e grupo: subir na coluna aumenta
, ir para a direita também aumenta . - Quando os dois elementos estão em períodos diferentes e em grupos diferentes, compare: se um está numa camada muito mais interna (menor
), esse efeito de menor distância costuma vencer variações modestíssimas de . - Para respostas rápidas: cheque quem tem menor número quântico principal
(tende a ter maior ), salvo casos muito extremos. Aqui tem vs com , então prefira .