Explique:
o aumento na
energia de ionização do Cr para o Mn e a diminuição da mesma do Mn para o Fe .
Variação da carga nuclear efetiva (
) a que os elétrons estão submetidos nos orbitais 4 s e 3d em função do número atômico.
Variação das energias de ionização (EI) dos elementos do primeiro período do bloco d em função do número atômico.
o aumento na
Passo 1
O enunciado apresenta dois gráficos para os elementos de número atômico
(Ca) até
(Zn):
– Variação da carga nuclear efetiva sentida pelos elétrons nos orbitais 4s e 3d em função de
.
– Variação das primeiras três energias de ionização ,
e
dos mesmos elementos.
Pede-se que expliquemos por que a terceira energia de ionização aumenta de Cr
para Mn
, mas diminui de Mn para Fe
, além de comentar a tendência de
em 4s e 3d e o comportamento geral das energias de ionização ao longo do primeiro período do bloco d.
– Variação da carga nuclear efetiva
– Variação das primeiras três energias de ionização
Pede-se que expliquemos por que a terceira energia de ionização
Passo 2
Analise da variação de
em 4s e 3d
– Conforme aumenta de Sc a Zn, ambos os orbitais 4s e 3d “sentem” maior atração nuclear, mas:
– Conforme
- Os elétrons 3d têm escudo menos eficiente (entre si e diante dos elétrons internos), de modo que
cresce mais acentuadamente (passa de ~7,5 a ~14,5). - Os elétrons 4s, estando mais difusos e melhor escudados pelos elétrons internos, apresentam aumento suave de
(de ~5 a ~6,5).
– Conclusão: à medida que avançamos na série, os elétrons 3d vão ficando progressivamente mais atraídos e mais compactos em torno do núcleo, enquanto os 4s se acomodam mais externamente.
Passo 3
Configurações eletrônicas e remoções de elétrons para
– Cr: .
– Cr:
-
: remove o elétron 4s → Cr . -
: remove o primeiro elétron 3d → Cr . -
: remove mais um 3d → Cr .
– Mn:. -
, : ambos removem os dois 4s → Mn . -
: remove primeiro 3d → Mn .
– Fe:. - Similar a Mn até Fe
, e : remove um 3d → Fe .
Passo 4
Por que
aumenta de Cr para Mn
– Em Cr a configuração é
. Remover outro elétron 3d leva a
.
– Em Mn já há configuração
, que é uma meia-camada d5 estável (máxima troca de spin e simetria), o que torna a remoção de um elétron 3d muito mais difícil.
– Assim, .
– Em Cr
– Em Mn
– Assim,
Passo 5
Por que
diminui de Mn para Fe
– Em Mn partimos de
(meia-camada estável) para
. Essa remoção é custosa.
– Em Fe partimos de
e ao remover um elétron atinge-se
, justamente a configuração semi-preenchida mais estável.
– Remover o elétron que leva a uma configuração mais estável exige menos energia que remover de uma meia-camada estável. Logo, .
– Em Mn
– Em Fe
– Remover o elétron que leva a uma configuração mais estável exige menos energia que remover de uma meia-camada estável. Logo,
Passo 6
Tendência geral das energias de ionização no primeiro período do bloco d
– Em geral, ,
e
aumentam com
, pois
cresce e os elétrons ficam mais presos.
– Há irregularidades ligadas às configurações eletrônicas especialmente estáveis:
– Em geral,
– Há irregularidades ligadas às configurações eletrônicas especialmente estáveis:
- Pico em
para Mn devido à meia-camada d5. - Pico em
e para Cu/Zn por causa da camada d10 completa.
– Essas anomalias aparecem como oscilações no gráfico, sobre a tendência geral de aumento.
Resposta
– O salto em
de Cr para Mn ocorre porque Mn
tem configuração estável
, tornando muito custosa a remoção do terceiro elétron.
– A queda em de Mn para Fe decorre do fato de que remover de Fe
para alcançar
(meia-camada estável) é energeticamente mais fácil.
– A carga nuclear efetiva aumenta em todo o período, mas cresce muito mais rápido para os elétrons 3d do que para os 4s, devido ao escudo deficiente dos 3d.
– As energias de ionização exibem tendência geral de aumento com , porém apresentam picos e quedas localizados nas configurações de meia-camada (d5) e camada completa (d10).
– A queda em
– A carga nuclear efetiva
– As energias de ionização exibem tendência geral de aumento com