Qual elemento em cada um dos seguintes conjuntos possui a menor energia de ionização? Por que?
Cádmio, ródio e molibdênio.
Cádmio, ródio e molibdênio.
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar qual elemento dentre
,
e
possui a menor energia de ionização e justificar o porquê.
Informações dadas (os três elementos a comparar):
-
(símbolo , número atômico ); -
(símbolo , número atômico ); -
(símbolo , número atômico ).
Passo 2
O que é “energia de ionização” e como se define: a primeira energia de ionização (
) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Em forma de reação,
Unidade típica:
. Quanto maior
, mais fortemente o átomo prende seu elétron de valência.
Passo 3
Tendência periódica principal que vamos usar (explicação didática): ao atravessar um período da esquerda para a direita o número atômico
aumenta, ou seja, aumenta a carga nuclear positiva que “puxa” os elétrons. Como os elétrons de valência do mesmo período têm blindagem (shielding) bastante parecida pelos elétrons internos, o aumento de
geralmente aumenta a atração efetiva sobre os elétrons de valência e, portanto, aumenta a energia de ionização. Logo, em geral, dentro do mesmo período:
Todos os três elementos estão no mesmo período (período 5), então essa tendência é a primeira pista: o de menor
tende a ter a menor
.
Passo 4
Agora olhamos as configurações eletrônicas — isso ajuda a entender pequenas exceções e estabilidade extra de subníveis:
Explicação do que isso implica, com calma:
-
tem um subnível completo e também preenchido: isso cria uma configuração eletrônica bastante estável e, além disso, o maior no período dá maior atração efetiva sobre os elétrons de valência — em conjunto isso tende a resultar em uma alta. -
está no meio do período, com maior que o de mas menor que o de ; não tem um fechamento de subnível tão completo quanto , mas o já é relativamente grande. -
tem menor (é mais à esquerda) e uma configuração : o é um meio-fecho (meio preenchido) que confere certa estabilidade extra, mas essa estabilidade normalmente não compensa totalmente o efeito de ter menor carga nuclear efetiva quando comparado com átomos mais à direita do mesmo período.
Passo 5
Comparação qualitativa final (colocando as peças juntas):
- Como os três estão no mesmo período, o fator dominante é o aumento da carga nuclear efetiva com
: isso coloca com maior e com menor, em primeira aproximação. - A estabilidade de meio-fecho (
de ) aumenta ligeiramente a resistência à remoção de elétron de , mas não o suficiente para invertê-lo com ou . - Portanto a ordem esperada (do menor para o maior
) é
Passo 6
Confirmação por valores experimentais (apenas para ilustrar e dar segurança; números em
):
Esses valores confirmam a ordem acima: o menor valor é o do
.
Resposta
Molibdênio (Mo)