Cada um dos seguintes elementos é capaz de formar um íon em reações químicas. Recorrendo a uma tabela periódica, determine a carga do íon mais estável de cada um deles:
Al
Al
Passo 1
O enunciado pede: “determine a carga do íon mais estável de cada um deles” e o elemento dado é
.
Informações do enunciado: o único dado é o símbolo do elemento . A partir disso, usar a tabela periódica para decidir qual íon (qual carga) é mais estável para o alumínio.
Informações do enunciado: o único dado é o símbolo do elemento
Passo 2
Identificar posição do elemento na tabela periódica e seu número atômico.
O alumínio tem número atômico . Isso significa que um átomo neutro de
tem
prótons e, portanto,
elétrons.
O alumínio tem número atômico
Passo 3
Escrever a configuração eletrônica do alumínio e identificar os elétrons de valência.
A configuração eletrônica do alumínio é
A configuração eletrônica do alumínio é
Os elétrons de valência são os que estão na camada mais externa (aqui, o nível
):
. Portanto,
tem
elétrons de valência.
Passo 4
Entender qual é o objetivo de estabilidade (regra do octeto) e as opções práticas.
Muitos átomos tendem a alcançar a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo (regra do octeto) porque isso é energeticamente favorável. Para , o gás nobre anterior é o neônio (
). Duas possibilidades para atingir essa configuração seriam:
Muitos átomos tendem a alcançar a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo (regra do octeto) porque isso é energeticamente favorável. Para
- perder
elétrons para ficar com configuração , ou - ganhar
elétrons para completar a camada (chegar a ), o que exigiria ganhar muitos elétrons.
Entre essas opções, perder
elétrons é muito mais plausível do que ganhar
, por razões energéticas que explico no próximo passo.
Passo 5
Explicar, de forma didática, por que perder
elétrons é energeticamente favorável comparado a ganhar
.
- A remoção de elétrons é medida por energias de ionização. Para
existe um custo para remover o 1.º, 2.º e 3.º elétron, mas ao remover os três elétrons de valência o átomo atinge a configuração estável . - Remover um quarto elétron exigiria arrancar um elétron de um nível interior já estabilizado (do gás nobre), o que custa MUITO mais energia (há um grande salto na energia de ionização depois do 3.º elétron).
- Ganhar
elétrons envolve adicionar elétrons a um átomo que não é muito eletronegativo; adicionar cinco elétrons é altamente desfavorável eletronicamente. - Além disso, quando o íon positivo se forma em substâncias iônicas, a energia liberada pela formação da rede cristalina (energia reticular) pode compensar a energia de ionização. Para íons com carga
(como ), essa compensação é normalmente suficiente quando combinados com ânions adequados (por exemplo, óxidos, cloretos, sulfatos), tornando o estado muito estável em compostos.
Passo 6
Mostrar a equação de ionização correspondente e o estado eletrônico resultante.
A perda dos três elétrons de valência pode ser escrita como
A perda dos três elétrons de valência pode ser escrita como
Ao perder esses três elétrons, o íon resultante tem configuração eletrônica
que é uma configuração de gás nobre e, portanto, muito estável.
Passo 7
Apresentar evidência empírica e exemplos práticos que confirmam que
é o estado mais estável.
- Compostos comuns do alumínio exibem o estado
, por exemplo: óxido de alumínio (onde cada está como ) e sulfato de alumínio . - Estados de oxidação inferiores como
ou existem apenas em condições muito especiais e são muito menos estáveis ou são intermediários reativos. Na prática comum e nas fórmulas de compostos, é o mais observado.
Passo 8
Dica prática para a prova (memorização e aplicação rápida).
- Elementos do grupo
(ou A) da tabela periódica (como , , …) frequentemente formam íons com carga porque têm elétrons de valência. Para um exercício rápido, verifique o grupo: se for grupo → , grupo → , grupo → , etc. Isso funciona bem para elementos representativos.