Escreva as configurações eletrônicas para o magnésio e o alumínio. Explique por que a energia de ionização do alumínio é menor que a do magnésio, quando a tendência geral esperada preveria o oposto.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que o exercício pede:
- Escrever as configurações eletrônicas do magnésio e do alumínio.
- Explicar por que, mesmo esperando que a energia de ionização aumente do Mg para o Al (já que o Al tem mais prótons), na prática a energia pra tirar um elétron do Al é menor do que a do Mg.
Conteúdo: configuração eletrônica e energia de ionização (tendência periódica, blindagem e penetração de orbital). Vamos precisar dos números atômicos (Z) de Mg e Al e entender como funciona a atração nuclear, a blindagem eletrônica e a estabilidade de subníveis (3s versus 3p).
Passo 2
Primeiro, as configurações eletrônicas (usando o modelo de camadas e subníveis):
- Z do magnésio (Mg) = 12, então:
- Z do alumínio (Al) = 13, então:
Isso significa que o Mg termina no subnível 3s com dois elétrons, e o Al coloca o elétron extra no subnível 3p.
Passo 3
Energia de ionização (EI) é a energia mínima pra arrancar o elétron mais externo de um átomo isolado no estado gasoso.
Tendência geral num mesmo período (linha da tabela) é:
Tendência geral num mesmo período (linha da tabela) é:
- Quanto mais prótons (maior Z), maior atração sobre elétrons externos.
- Blindagem (shielding) dos elétrons internos é parecida, então a atração aumentaria e EI subiria.
Então a gente esperaria EI(Al) > EI(Mg). Mas o que acontece é:
- Elétron de Mg sai de um orbital 3s.
- Elétron de Al sai de um orbital 3p.
Oribtal 3s penetra mais no campo do núcleo (fica “mais perto”), é menos protegido pelos elétrons internos e, portanto, seu elétron está mais “agarrado”. Já o 3p é um pouquinho mais afastado, usa mais blindagem dos elétrons das camadas interiores e é, em média, mais energético (menos estável). Resultado: fica mais fácil arrancar o elétron 3p do Al do que qualquer um dos 3s do Mg.
Passo 4
Colocando números (valores experimentais):
- EI₁ do Mg ≈ 737,7 kJ/mol
- EI₁ do Al ≈ 577,5 kJ/mol
Percebeu? Mesmo com um próton a mais, o Al tem energia de ionização menor por causa do detalhe de subnível 3p vs 3s, blindagem e penetração.
Resposta
Configurações eletrônicas:
Explicação final: a energia de ionização do alumínio é menor que a do magnésio porque o elétron removido do Al vem de um orbital 3p, que sofre mais blindagem e penetração menor do núcleo que o orbital 3s do Mg, tornando-o mais fácil de ser arrancado.