Considere os átomos nitrogênio e fosforo. a) Utilize o princípio aufbau para construir a configuração eletrônica do estado fundamental de cada um desses átomos. b) Em qual será necessário mais energia para ionizar um elétron de caroço que está na primeira camada? Justifique sua resposta. c) Associe as energias para ionizar um elétron na camada de valência, 1011,7 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1} e 1402,3 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1} com esses átomos.

Passo 1

O enunciado pede:
a) as configurações eletrônicas no estado fundamental de nitrogênio Z=7 e fósforo Z=15 segundo o princípio aufbau;
b) determinar qual deles exige mais energia para remover um elétron do núcleo (camada n=1), justificando com base na atração nuclear e blindagem;
c) associar os valores de energia de ionização de valência \,1011{,}7\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} e \,1402{,}3\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} a cada átomo.

Passo 2

Para o nitrogênio Z=7, preenchendo em ordem crescente de energia:
\mathrm{1s}^2\,2s^2\,2p^3.
Aqui o subnível 1s recebe 2 elétrons, depois 2s recebe 2, e os 3 elétrons restantes vão para 2p.

Passo 3

Para o fósforo Z=15, continuando o aufbau:
\mathrm{1s}^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3.
Ou seja, após preencher completamente as camadas n=1 e n=2, os próximos 5 elétrons vão em 3s (2 elétrons) e 3p (3 elétrons).

Passo 4

A energia necessária para ionizar um elétron de núcleo 1s depende do carregamento efetivo que o elétron “vê”. Quanto maior o número atômico e menor a blindagem interna, maior a atração.
  • Em nitrogênio, Z=7, os elétrons 1s sofrem pouca blindagem, mas veem carga efetiva menor que em fósforo.
  • Em fósforo, Z=15, apesar de maior número de elétrons internos, o elétron 1s vê uma carga nuclear muito maior, superando o aumento de blindagem.
    Logo, é mais difícil arrancar o elétron 1s do fósforo do que do nitrogênio.

Passo 5

A energia de ionização de valência (remoção de um elétron mais externo) é maior para o átomo com maior atração nuclear sobre elétrons de camada externa.
  • Nitrogênio, com 2p^3 bem preso, tem maior primeira energia de ionização.
  • Fósforo, com elétron em 3p mais afastado e mais blindado, tem menor primeira energia de ionização.
    Portanto, \,1402{,}3\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} corresponde ao nitrogênio e \,1011{,}7\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} ao fósforo.

Resposta

a) Nitrogênio: \mathrm{1s}^2\,2s^2\,2p^3
Fósforo: \mathrm{1s}^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3
b) É necessário mais energia para ionizar o elétron 1s do fósforo, pois seu número atômico maior implica maior atração nuclear efetiva sobre essa camada.
c) \,1402{,}3\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} → nitrogênio; \,1011{,}7\\ \mathrm{kJ}\,\mathrm{mol}^{-1} → fósforo.

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