Por que existe um salto brusco de energia entre a primeira (II) e a segunda (I2) energia de ionização para o elemento Sódio (Na)?
a) Porque o segundo elétron está em um subnível “d”.
b) Porque o Na é um metal alcalino e tende a ganhar elétrons.
c) Porque o segundo elétron é removido de uma camada interna (cerne), mais próxima do núcleo e mais estável.
d) Porque o raio atômico do Na é muito pequeno.

Passo 1

O enunciado pergunta por que há um salto brusco entre a primeira e a segunda energia de ionização do sódio (Na). Ele dá quatro opções:
a) Porque o segundo elétron está em um subnível “d”.
b) Porque o Na é um metal alcalino e tende a ganhar elétrons.
c) Porque o segundo elétron é removido de uma camada interna (cerne), mais próxima do núcleo e mais estável.
d) Porque o raio atômico do Na é muito pequeno.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado (implícitas no problema):
  • O elemento é o sódio, cujo número atômico é Z=11.
  • Observa-se experimentalmente que a energia necessária para remover o segundo elétron é muito maior que a necessária para remover o primeiro elétron.

Passo 2

O que é energia de ionização? Vou explicar devagar: a energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo no estado gasoso. Em notação, a primeira energia de ionização é a energia para fazer
\text{Na(g)} \to \text{Na}^+(g) + e^-.
A segunda energia de ionização é a energia para tirar mais um elétron da espécie já carregada:
\text{Na}^+(g) \to \text{Na}^{2+}(g) + e^-.
Regra qualitativa importante: geralmente é mais fácil remover elétrons que estão mais afastados do núcleo e menos ligados; elétrons de camadas internas estão mais próximos do núcleo e são mais fortemente atraídos, portanto exigem muito mais energia para serem removidos.

Passo 3

Configuração eletrônica do sódio: o átomo neutro de sódio tem configuração
[\mathrm{Ne}]\,3s^1,
ou seja, é um núcleo mais o gás nobre neônio [\mathrm{Ne}] (camadas internas completas) mais um elétron solitário no orbital 3s.
  • Primeiro processo (primeira ionização): remove-se esse elétron externo 3s. Ele está relativamente afastado e é pouco protegido pelo núcleo, então a energia necessária é moderada.
  • Depois de remover esse elétron, o íon resultante é \text{Na}^+ com configuração eletrônica
[\mathrm{Ne}],
que é uma configuração de gás nobre — muito estável. Para remover o segundo elétron seria preciso tirar um elétron que faz parte desse núcleo estável [\mathrm{Ne}] (ou seja, um elétron da camada 2p interna), que está muito mais próximo do núcleo e sofre uma atração bem maior.

Passo 4

Por que isso causa um salto grande entre as energias? Dois conceitos importantes ajudam a entender:
  • Distância ao núcleo: elétrons mais internos estão mais próximos do núcleo; pela lei de Coulomb, a força de atração aumenta quando estão mais próximos, então custam muito mais energia para serem removidos.
  • Blindagem (shielding) e carga nuclear efetiva: o elétron externo 3s é fortemente “protegido” pelos elétrons internos; quando esse externo é removido, os elétrons restantes sentem uma carga nuclear efetiva maior, tornando ainda mais difícil remover um elétron subsequente. No caso do sódio, após formar \text{Na}^+, os elétrons ocupam a mesma configuração do neônio, que é energeticamente muito estável — romper essa estabilidade exige energia grande.
Por isso, experimentalmente observa-se uma grande diferença entre a primeira e a segunda energias de ionização para Na: a primeira remove o elétron fraco do 3s; a segunda tentaria arrancar um elétron do cerne [\mathrm{Ne}], muito mais fortemente ligado.

Passo 5

Agora analiso rapidamente as alternativas e mostro por que apenas a (c) está certa:
  • (a) “Porque o segundo elétron está em um subnível ‘d’.” — incorreto. No sódio não há elétrons d ocupados na camada envolvida; o elétron removido primeiro é 3s e o subsequente viria de uma camada interna 2p, não de d.
  • (b) “Porque o Na é um metal alcalino e tende a ganhar elétrons.” — incorreto e contraditório: metais alcalinos tendem a perder um elétron para alcançar configuração de gás nobre (formam cátions \text{M}^+), não a ganhar. Além disso isso não explica um aumento grande entre 1ª e 2ª energia.
  • (c) “Porque o segundo elétron é removido de uma camada interna (cerne), mais próxima do núcleo e mais estável.” — correto: é exatamente isso que causa o salto brusco.
  • (d) “Porque o raio atômico do Na é muito pequeno.” — incorreto. O raio do Na não é especialmente pequeno; além disso o fator determinante no salto é que o segundo elétron pertence ao cerne estável [\mathrm{Ne}], não um detalhe de “raio muito pequeno”.

Passo 6

Resumo prático para decorar e usar na prova (curto e útil): quando a remoção do próximo elétron exige romper uma configuração de gás nobre (ou em geral tirar elétrons de uma camada interna completa), haverá um salto acentuado na energia de ionização. No caso do sódio, a remoção do primeiro elétron deixa \text{Na}^+ com configuração [\mathrm{Ne}]; arrancar o segundo elétron significa remover um elétron do cerne — daí o grande aumento de energia.
Força, você tá indo bem — memorize a ideia “elétron externo fácil; arrancar do cerne custa muito” e já resolve questões desse tipo rápido.

Resposta

c)

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