Qual elemento em cada um dos seguintes conjuntos possui a menor energia de ionização? Por que?
Cádmio, ródio e molibdênio.

Passo 1

O que o enunciado pede: determinar qual elemento dentre \mathrm{Cádmio}á, \mathrm{Ródio}ó e \mathrm{Molibdênio}ê possui a menor energia de ionização e justificar o porquê.
Informações dadas (os três elementos a comparar):
  • \mathrm{Molibdênio}ê (símbolo \mathrm{Mo}, número atômico Z=42);
  • \mathrm{Ródio}ó (símbolo \mathrm{Rh}, número atômico Z=45);
  • \mathrm{Cádmio}á (símbolo \mathrm{Cd}, número atômico Z=48).

Passo 2

O que é “energia de ionização” e como se define: a primeira energia de ionização ( \text{IE}_1) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Em forma de reação,
\text{IE}_1:\quad X(g)\longrightarrow X^+(g)+e^-.
Unidade típica: \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}. Quanto maior \text{IE}_1, 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 Z 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 Z geralmente aumenta a atração efetiva sobre os elétrons de valência e, portanto, aumenta a energia de ionização. Logo, em geral, dentro do mesmo período:
\text{energia de ionização aumenta com }Z.çã
Todos os três elementos estão no mesmo período (período 5), então essa tendência é a primeira pista: o de menor Z tende a ter a menor \text{IE}_1.

Passo 4

Agora olhamos as configurações eletrônicas — isso ajuda a entender pequenas exceções e estabilidade extra de subníveis:
  • \mathrm{Mo}:\quad \mathrm{[Kr]}\,4d^{5}\,5s^{1}.
  • \mathrm{Rh}:\quad \mathrm{[Kr]}\,4d^{8}\,5s^{1}.
  • \mathrm{Cd}:\quad \mathrm{[Kr]}\,4d^{10}\,5s^{2}.
Explicação do que isso implica, com calma:
  • \mathrm{Cd} tem um subnível 4d^{10} completo e também 5s^{2} preenchido: isso cria uma configuração eletrônica bastante estável e, além disso, o maior Z no período dá maior atração efetiva sobre os elétrons de valência — em conjunto isso tende a resultar em uma \text{IE}_1 alta.
  • \mathrm{Rh} está no meio do período, com Z maior que o de \mathrm{Mo} mas menor que o de \mathrm{Cd}; não tem um fechamento de subnível tão completo quanto \mathrm{Cd}, mas o Z já é relativamente grande.
  • \mathrm{Mo} tem Z menor (é mais à esquerda) e uma configuração 4d^{5}5s^{1}: o 4d^{5} 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 Z: isso coloca \mathrm{Cd} com maior \text{IE}_1 e \mathrm{Mo} com menor, em primeira aproximação.
  • A estabilidade de meio-fecho ( 4d^{5} de \mathrm{Mo}) aumenta ligeiramente a resistência à remoção de elétron de \mathrm{Mo}, mas não o suficiente para invertê-lo com \mathrm{Rh} ou \mathrm{Cd}.
  • Portanto a ordem esperada (do menor para o maior \text{IE}_1) é
\mathrm{Mo} < \mathrm{Rh} < \mathrm{Cd}.

Passo 6

Confirmação por valores experimentais (apenas para ilustrar e dar segurança; números em \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}):
\text{IE}_1(\mathrm{Mo})\approx 684\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}},\qquad \text{IE}_1(\mathrm{Rh})\approx 719\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}},\qquad \text{IE}_1(\mathrm{Cd})\approx 867\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}.
Esses valores confirmam a ordem acima: o menor valor é o do \mathrm{Mo}.

Resposta

Molibdênio (Mo)

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