Para cada um dos seguintes grupos, preveja qual elemento deve ter a menor (primeira) energia de ionização:
.
Passo 1
O enunciado pede: dentre os elementos
,
e
, prever qual tem a menor (primeira) energia de ionização.
Informações dadas explicitamente: a lista dos três elementos ,
e
.
O que se precisa entregar: o elemento com a menor primeira energia de ionização (ou seja, o mais fácil de remover um elétron no estado fundamental).
Informações dadas explicitamente: a lista dos três elementos
O que se precisa entregar: o elemento com a menor primeira energia de ionização (ou seja, o mais fácil de remover um elétron no estado fundamental).
Passo 2
O que é “primeira energia de ionização”? Vou explicar devagar:
A primeira energia de ionização, denotada aqui por , é a energia necessária para retirar um elétron de um átomo isolado no estado fundamental no gás, segundo a reação
A primeira energia de ionização, denotada aqui por
- Quanto maior
, mais difícil é remover o elétron (átomo mais “preso”). - Quanto menor
, mais fácil é remover o elétron (átomo mais “doa” elétrons facilmente).
Essa definição é chave para entender a resposta.
Passo 3
Tendências periódicas qualitativas úteis (memorizáveis e muito usadas em provas):
- Ao percorrer um período da esquerda para a direita, a
tende a aumentar (mais carga nuclear efetiva, elétrons mais atraídos pelo núcleo). - Ao descer em um grupo (mesma coluna), a
tende a diminuir (elétrons mais afastados, mais blindagem).
Essas tendências originam-se de dois conceitos: raio atômico e carga nuclear efetiva. Em palavras claras: - Se o átomo tem maior
para os elétrons de valência, esses elétrons ficam mais presos → maior. - Se o elétron a ser removido está em um nível principal maior (mais afastado) ou sofre maior blindagem (shielding), fica mais fácil retirá-lo →
menor.
Passo 4
Vamos escrever as configurações eletrônicas externas (só as camadas até a
porque todos são n=3 ou n=1/2 internos):
Observações importantes dessas configurações:
- Todos estão no mesmo período (terceiro período, nível principal
), então o efeito de “nível mais afastado” não os diferencia fortemente aqui. - O que muda é a carga nuclear
(número atômico) e, portanto, o para os elétrons de valência. Números atômicos: , , . -
tem camada cheia ( ): elemento nobre, alta estabilidade e alta . -
está quase completo ( ): alta atração pelos elétrons, relativamente alta, mas menor que a de porque tem configuração totalmente preenchida. -
tem apenas : menos atração efetiva sobre o elétron de valência comparado a e , então tende a ter menor.
Passo 5
Comparação direta e intuitiva:
- Pelo aumento da carga nuclear ao longo do período:
(Z menor) < < (Z maior). Isso sugere que a habilidade de reter elétrons aumenta nessa ordem, logo a facilidade de remover elétron (isto é, menor ) é ao contrário: mais difícil, intermediário, mais fácil. - Raciocínio físico: elétrons de valência em
sentem menor atração efetiva do núcleo do que os elétrons de valência em e , então é energeticamente mais barato removê-los em .
Passo 6
Confirmação com valores aproximados (apenas para checar, não essencial para a prova mas útil para fixar): primeiras energias de ionização aproximadas em unidades de elétron-volt:
Esses números mostram claramente que
tem a menor
, como previsto qualitativamente.
Passo 7
Conclusão didática e dica de prova: quando receber uma lista de elementos no mesmo período, a estratégia rápida é olhar o número atômico (ou posição na tabela periódica): quanto mais à direita, maior tende a ser
(com algumas exceções por meia-camada/cheia de subnível). Como aqui não há efeitos de meia-camada invertendo a tendência, escolhe-se diretamente o mais à esquerda do trio, que é
. Isso é rápido e seguro numa prova.