Considere a seguinte tabela de energias de ionização ( \mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1} ). As letras não representam símbolos químicos dos elementos.
Elemento \mathbf{1}^{\boldsymbol{\circ}} \mathbf{~ E l} \mathbf{2}^{\boldsymbol{\circ}} \mathbf{~ E l} \mathbf{3}^{\boldsymbol{\circ}} \mathbf{~ E l} \mathbf{4}^{\boldsymbol{\circ}} \mathbf{~ E l} \mathbf{5}^{\boldsymbol{\circ}} \mathbf{~ E l}
A 496 4562 6910 9543 13354
B 738 1451 7733 10541 13629
C 789 1577 3232 4356 16091
D 419 3052 4420 5877 7975
E 1140 2100 3500 4560 5760
a) Qual destes elementos tem maior tendência para formar um cátion 2+? Justifique sua resposta.
b) Qual par de elementos deve pertencer ao mesmo grupo na classificação periódica? Nesse par, qual tem maior Z? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado fornece as cinco primeiras energias de ionização (kJ mo l^{-}¹) de cinco “elementos” A, B, C, D e E.
a) Pede-se o elemento com maior tendência a formar o cátion 2+.
b) Pede-se o par de elementos que pertence ao mesmo grupo da Tabela Periódica e, nesse par, qual tem maior número atômico Z.
Para resolver usaremos análise dos saltos entre energias de ionização e tendências periódicas.

Passo 2

Para avaliar a estabilidade do cátion 2+ de um elemento com n elétrons removidos, olhamos o salto entre a 2ª e a 3ª energia de ionização: se E_3 - E_2 for muito grande, significa que, após remover dois elétrons (formando M^{2+}), é muito custoso remover o terceiro, indicando maior estabilidade do estado 2+.

Passo 3

Calculamos \Delta E = E_3 - E_2 para cada elemento: \Delta E_A = 6910 - 4562 = 2348 \Delta E_B = 7733 - 1451 = 6282 \Delta E_C = 3232 - 1577 = 1655 \Delta E_D = 4420 - 3052 = 1368 \Delta E_E = 3500 - 2100 = 1400

Passo 4

Como \Delta E_B é o maior ( 6282 kJ mo l^{-}¹), o elemento B tem maior tendência a formar o cátion 2+.

Passo 5

Elementos do mesmo grupo apresentam padrão semelhante de saltos nas energias de ionização. Em particular, metais alcalinos (grupo 1) têm salto muito grande entre E_1 e E_2, pois só têm um elétron de valência. Calculamos \Delta E'=E_2-E_1: \Delta E'_A = 4562 - 496 = 4066 \Delta E'_B = 1451 - 738 = 713 \Delta E'_C = 1577 - 789 = 788 \Delta E'_D = 3052 - 419 = 2633 \Delta E'_E = 2100 - 1140 = 960

Passo 6

Os maiores saltos \Delta E' são de A e D, indicando que ambos são alcalinos (mesmo grupo). Para saber qual tem maior Z, lembramos que no mesmo grupo o primeiro IE E_1 diminui ao descer o grupo (átomo maior). Como E_1(A)=496 kJ mo l^{-}¹ é maior que E_1(D)=419 kJ mo l^{-}¹, A está acima de D, logo D fica abaixo e tem maior Z.

Resposta

a) B
b) A e D; D tem maior Z

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