Entre os elementos Sr, As, Xe, S e F, qual é o que apresenta a energia de ionização primeira mais baixa? Justifique a sua resposta.

Passo 1

Enunciado dado: entre os elementos \mathrm{Sr},\; \mathrm{As},\; \mathrm{Xe},\; \mathrm{S} e \mathrm{F}, qual apresenta a energia de ionização primeira mais baixa?
Informações que o enunciado dá (lista simples): os cinco elementos citados — \mathrm{Sr},\; \mathrm{As},\; \mathrm{Xe},\; \mathrm{S},\; \mathrm{F}.
Pergunta a responder: identificar qual desses elementos tem a menor energia necessária para remover o primeiro elétron de um átomo no estado gasoso (isto é, a menor primeira energia de ionização).

Passo 2

O que é a “energia de ionização primeira” (explicação didática):
Definição: a primeira energia de ionização, que vou chamar de I_1, é a energia necessária para arrancar um elétron de um átomo isolado no estado gasoso, obedecendo a reação
\mathrm{X(g)} \longrightarrow \mathrm{X^{+}(g)} + e^{-}.
Isso significa: quanto menor I_1, mais fácil é para o átomo perder um elétron (característica típica de metais). Pense assim: se um átomo segura seu elétron “fraco” (longe do núcleo, muito protegido pelos outros elétrons), é fácil arrancar e I_1 é baixa; se o elétron está bem preso (perto do núcleo, pouco blindado), I_1 é alta.

Passo 3

Quais fatores influenciam I_1 (aulas curtinha e prática):
  • Carga nuclear efetiva Z_{\mathrm{eff}}: é a carga positiva “sentida” pelo elétron mais externo depois do balanço do efeito dos elétrons internos (blindagem). Maior Z_{\mathrm{eff}} → elétrons mais presos → I_1 maior.
  • Distância do elétron ao núcleo (número quântico principal n): elétrons em níveis com n maior estão mais afastados — ficam menos presos → I_1 menor.
  • Blindagem (shielding): muitos elétrons internos reduzem Z_{\mathrm{eff}} sobre o elétron externo.
  • Configuração eletrônica especial: subcamadas cheias ou meio-cheias (estabilidades extras) podem aumentar I_1 de forma atípica.
    Uma relação qualitativa que ajuda a pensar (modelo de Bohr/hidrogenóide, só pra intuição):
I_1 \propto \frac{Z_{\mathrm{eff}}^2}{n^2},
ou seja, I_1 cresce com Z_{\mathrm{eff}} e decresce com n.

Passo 4

Tendências gerais na Tabela Periódica (como usar na prova):
  • Na mesma linha (período): da esquerda para a direita, I_1 tende a aumentar (átomos mais à direita têm maior Z_{\mathrm{eff}} e, geralmente, raio menor).
  • Na mesma coluna (grupo): de cima para baixo, I_1 tende a diminuir (elétrons mais externos em níveis com n maior, mais blindagem).
  • Metais (à esquerda) geralmente têm baixas I_1; não-metais e gases nobres têm I_1 altos.
    Na hora da prova: primeiro veja em que período e grupo cada elemento está e se é metal, ametal, ou gás nobre.

Passo 5

Posição e configuração eletrônica rápida dos elementos dados (isso ajuda a aplicar as tendências):
  • \mathrm{F} (flúor): período 2, halogênio; configuração \displaystyle 1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{5}.
  • \mathrm{S} (enxofre): período 3, calcogênio; configuração \displaystyle [\mathrm{Ne}]\;3s^{2}\;3p^{4}.
  • \mathrm{As} (arsênio): período 4, metaloide; configuração \displaystyle [\mathrm{Ar}]\;4s^{2}\;3d^{10}\;4p^{3}.
  • \mathrm{Sr} (estrôncio): período 5, metal alcalino-terroso (grupo 2); configuração \displaystyle [\mathrm{Kr}]\;5s^{2}.
  • \mathrm{Xe} (xenônio): período 5, gás nobre; configuração \displaystyle [\mathrm{Kr}]\;5s^{2}\;4d^{10}\;5p^{6}.
    Observação prática: elementos em período 5 ( \mathrm{Sr} e \mathrm{Xe}) têm elétrons externos com n=5, enquanto \mathrm{As} tem n=4, \mathrm{S} tem n=3 e \mathrm{F} tem n=2.

Passo 6

Comparando qualitativamente cada elemento com base em período/ grupo/ tipo:
  • \mathrm{F}: muito à direita e em período baixo ( n=2), alto Z_{\mathrm{eff}} efetivo e pouco blindagem → I_1 muito alto.
  • \mathrm{S} e \mathrm{As}: não-metais/metaloide, períodos médios ( n=3 e n=4) → I_1 moderadamente altos, menores que o de \mathrm{F} mas maiores que dos metais à esquerda.
  • \mathrm{Xe}: gás nobre em n=5, tem I_1 alto (gases nobres seguram bem seus elétrons), embora menor que o do flúor por estar em período mais alto.
  • \mathrm{Sr}: metal alcalino-terroso, em n=5 com valência \;5s^{2}. Metais — especialmente em períodos mais altos — têm elétrons externos relativamente distantes e bem blindados, logo I_1 baixa. Entre esses cinco, \mathrm{Sr} é o mais “metálico” e com elétron mais fácil de remover.

Passo 7

Conclusão lógica (juntando tendências e configurações):
  • A regra principal que decide aqui é: metais em períodos maiores têm as menores energias de ionização. \mathrm{Sr} é metal de n=5 (grupo 2), logo seus elétrons externos estão longe do núcleo e bem protegidos pelos elétrons internos → I_1 é a menor entre os listados.
  • Todos os outros ( \mathrm{As},\; \mathrm{Xe},\; \mathrm{S},\; \mathrm{F}) são elementos que seguram seus elétrons com muito mais força (não-metais ou gás nobre), portanto têm I_1 mais altos.

Passo 8

Resumo intuitivo (uma frase amiga): pense que \mathrm{Sr} é o “mais preguiçoso” para segurar seu elétron entre esses cinco — é metal, em nível externo alto — então é o que solta o elétron com menos energia.

Resposta

\mathrm{Sr}

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