Questão
A primeira energia de lonização do Mg é
, a segunda é
e a terceira é
. Por que no Mg a diferença entre a primeira energia de ionizaçāo) a segunda é muito menor do que a diferença entre a segunda energia de Ionızaçāo e a terceira? Explique.
Passo 1
O enunciado fornece as energias de ionização sucessivas do magnésio:
A pergunta é: por que a diferença entre a segunda e a primeira energia de ionização é muito menor do que a diferença entre a terceira e a segunda? Vou calcular as diferenças numéricas (peguei esses números do enunciado):
Ou seja, o salto entre 2ª e 3ª é muito maior que entre 1ª e 2ª. Agora vou explicar passo a passo por que isso acontece.
Passo 2
O que é energia de ionização?
A energia de ionização (IE) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo (num mol de átomos, aqui). A primeira IE remove um elétron do átomo neutro, a segunda IE remove um elétron de um íon já positivo (por exemplo, de ), e assim por diante. Em geral, IE aumenta quando se tenta remover elétrons mais internos ou quando a carga efetiva vista pelo elétron aumenta.
A energia de ionização (IE) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo (num mol de átomos, aqui). A primeira IE remove um elétron do átomo neutro, a segunda IE remove um elétron de um íon já positivo (por exemplo, de
Passo 3
Configuração eletrônica do magnésio (peguei como dado da tabela periódica):
Os dois elétrons mais externos (valência) estão no orbital
. Os elétrons de
formam o “núcleo eletrônico” interno (configuração do neônio,
, após remoção dos dois 3s).
Passo 4
Por que a 1ª e a 2ª IE são relativamente próximas (diferença de
)?
- A 1ª IE remove um elétron do orbital
(sai ). - A 2ª IE remove o outro elétron que também está no mesmo orbital
(sai ).
Como ambos os elétrons removidos pertencem à mesma camada externa (, mesmo tipo de orbital 3s), as energias para tirá‑los são da mesma ordem de grandeza. A diferença existe porque, depois da primeira remoção, sobra um elétron 3s a menos: a carga efetiva sentida pelo elétron restante aumenta (menos repulsão eletrônica), então a 2ª IE fica maior que a 1ª. Mas essa mudança é moderada porque ainda se está removendo um elétron de valência relativamente distante do núcleo e razoavelmente bem protegido pelos elétrons internos.
Passo 5
Por que a 3ª IE é muito maior (
)?
Após as duas primeiras remoções a configuração de é a do neônio:
Após as duas primeiras remoções a configuração de
A 3ª IE significa remover um elétron de uma camada interna (
, por exemplo um elétron
), ou seja, tirar um elétron do “core” altamente ligado ao núcleo. Esses elétrons internos estão:
- mais próximos do núcleo (menor
), logo atraídos com força muito maior; - menos capazes de ser protegidos por blindagem de outros elétrons (menor efeito de shielding relativo);
- parte de uma configuração fechada (gás nobre), o que confere estabilidade adicional; quebrar essa configuração exige muita energia.
Consequentemente, a energia necessária para arrancar esse elétron interno é muito maior do que para arrancar outro elétron da camada externa. Isso produz o enorme salto observado entre a 2ª e a 3ª IE.
Passo 6
Síntese física e intuitiva (um jeito prático de lembrar na prova):
- Remover elétrons da mesma camada externa → aumentos moderados de IE (ainda são elétrons de valência).
- Remover o primeiro elétron de uma camada cheia interna (entrar no “core” / configuração de gás nobre) → grande aumento de IE.
No caso do Mg, a 3ª remoção entra no core (configuração de neônio), por isso a 3ª IE é absurdamente maior que a 2ª.
Passo 7
Comparando com os números que tínhamos: o aumento de
entre 1ª e 2ª IE é compatível com remoções de elétrons da mesma camada 3s; o aumento de
entre 2ª e 3ª IE mostra claramente o custo muito maior para remover um elétron do núcleo eletrônico interno (quebrar a configuração estável de gás nobre).
Resposta
A 1ª e a 2ª energias de ionização do Mg são relativamente próximas porque ambas removem elétrons da mesma camada externa
; ao tirar o primeiro elétron a carga efetiva no elétron remanescente aumenta, elevando a 2ª IE, mas apenas moderadamente. A 3ª energia de ionização é muito maior porque, depois de formar
, qualquer elétron a ser removido pertence à camada interna (configuração do gás nobre
), sendo muito mais fortemente atraído pelo núcleo e menos protegido por blindagem, além de exigir quebrar uma configuração eletrônica extremamente estável; por isso o salto entre a 2ª e a 3ª IE é enorme.