Para cada um dos seguintes grupos, preveja qual elemento deve ter a menor (primeira) energia de ionização:
\mathrm{Cl}, \mathrm{Ar}, \mathrm{Si}.

Passo 1

O enunciado pede: dentre os elementos \mathrm{Cl}, \mathrm{Ar} e \mathrm{Si}, prever qual tem a menor (primeira) energia de ionização.
Informações dadas explicitamente: a lista dos três elementos \mathrm{Cl}, \mathrm{Ar} e \mathrm{Si}.
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 \mathrm{IE}_1, é a energia necessária para retirar um elétron de um átomo isolado no estado fundamental no gás, segundo a reação
\text{X}(g) \longrightarrow \text{X}^+(g) + e^-.
  • Quanto maior \mathrm{IE}_1, mais difícil é remover o elétron (átomo mais “preso”).
  • Quanto menor \mathrm{IE}_1, 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 \mathrm{IE}_1 tende a aumentar (mais carga nuclear efetiva, elétrons mais atraídos pelo núcleo).
  • Ao descer em um grupo (mesma coluna), a \mathrm{IE}_1 tende a diminuir (elétrons mais afastados, mais blindagem).
    Essas tendências originam-se de dois conceitos: raio atômico e carga nuclear efetiva Z_{\text{eff}}. Em palavras claras:
  • Se o átomo tem maior Z_{\text{eff}} para os elétrons de valência, esses elétrons ficam mais presos → \mathrm{IE}_1 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 → \mathrm{IE}_1 menor.

Passo 4

Vamos escrever as configurações eletrônicas externas (só as camadas até a \,3s/3p porque todos são n=3 ou n=1/2 internos):
\mathrm{Si}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^2
\mathrm{Cl}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5
\mathrm{Ar}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6
Observações importantes dessas configurações:
  • Todos estão no mesmo período (terceiro período, nível principal n=3), então o efeito de “nível mais afastado” não os diferencia fortemente aqui.
  • O que muda é a carga nuclear Z (número atômico) e, portanto, o Z_{\text{eff}} para os elétrons de valência. Números atômicos: \mathrm{Si}: Z=14, \mathrm{Cl}: Z=17, \mathrm{Ar}: Z=18.
  • \mathrm{Ar} tem camada 3p cheia ( 3p^6): elemento nobre, alta estabilidade e alta \mathrm{IE}_1.
  • \mathrm{Cl} está quase completo ( 3p^5): alta atração pelos elétrons, \mathrm{IE}_1 relativamente alta, mas menor que a de \mathrm{Ar} porque \mathrm{Ar} tem configuração totalmente preenchida.
  • \mathrm{Si} tem apenas 3p^2: menos atração efetiva sobre o elétron de valência comparado a \mathrm{Cl} e \mathrm{Ar}, então tende a ter \mathrm{IE}_1 menor.

Passo 5

Comparação direta e intuitiva:
  • Pelo aumento da carga nuclear ao longo do período: \mathrm{Si} (Z menor) < \mathrm{Cl} < \mathrm{Ar} (Z maior). Isso sugere que a habilidade de reter elétrons aumenta nessa ordem, logo a facilidade de remover elétron (isto é, menor \mathrm{IE}_1) é ao contrário: \mathrm{Ar} mais difícil, \mathrm{Cl} intermediário, \mathrm{Si} mais fácil.
  • Raciocínio físico: elétrons de valência em \mathrm{Si} sentem menor atração efetiva do núcleo do que os elétrons de valência em \mathrm{Cl} e \mathrm{Ar}, então é energeticamente mais barato removê-los em \mathrm{Si}.

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:
\mathrm{Si}: 8,15\\ \mathrm{eV},\qquad \mathrm{Cl}: 12,97\\ \mathrm{eV},\qquad \mathrm{Ar}: 15,76\\ \mathrm{eV}.
Esses números mostram claramente que \mathrm{Si} tem a menor \mathrm{IE}_1, 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 \mathrm{IE}_1 (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 \mathrm{Si}. Isso é rápido e seguro numa prova.

Resposta

\mathrm{Si}

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