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: Mg: 1s^2;2s^2;2p^6;3s^2
    - Z do alumínio (Al) = 13, então:
    Al: 1s^2;2s^2;2p^6;3s^2;3p^1
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:
  • 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:
Mg: 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2
Al: 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^1
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.

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