Explique porque a primeira energia de ionização do Al(577 kJ / mol) é menor do que para o Mg(736 kJ / mol).

Passo 1

Beleza, o exercício pergunta por que a primeira energia de ionização do alumínio, Al, que é 577 kJ/mol, é menor do que a do magnésio, Mg, que é 736 kJ/mol. Isso cai dentro do tópico de “tendências periódicas” (energia de ionização, raio atômico e blindagem eletrônica). Para resolver, vamos precisar:
  • Configuração eletrônica de Mg e Al;
  • Conceito de subníveis (3s versus 3p);
  • Efeito de blindagem e penetração orbital;
  • Ligação entre tudo isso e a energia necessária para arrancar um elétron.

Passo 2

Primeiro, lembra a configuração eletrônica:
  • Mg (Z=12): 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2
  • Al (Z=13): 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^1
Ou seja, no Mg a gente vai arrancar um elétron do orbital 3s; no Al, do orbital 3p.

Passo 3

Agora o pulo do gato: orbitais s penetram melhor (chegam mais perto) do núcleo do que orbitais p. Isso faz com que um elétron 3s “sinta” o núcleo com mais força do que um elétron 3p. Mesmo que o Al tenha um próton a mais (Z maior), o elétron 3p dele fica um pouco mais longe e é mais blindado pelos elétrons 3s abaixo.
Em termos de carga efetiva (Z_eff), usaríamos algo como as Regras de Slater para ver que, apesar de Z ser maior no Al, o 3p recebe blindagem adicional dos 3s e dos níveis internos, sofrendo menos atração do núcleo do que o 3s do Mg.
Resultado:
  • Elétron 3s do Mg → mais bem “preso” → IE maior (736 kJ/mol)
  • Elétron 3p do Al → mais solto, mais afastado → IE menor (577 kJ/mol)

Passo 4

Recapitulando a teoria:
  1. Energia de ionização é diretamente ligada a quão fortemente o elétron se liga ao núcleo.
  2. Orbitais s penetram mais e sofrem menos blindagem interna, ficando mais fortemente ligados.
  3. Orbitais p de mesmo nível principal estão mais afastados e recebem mais blindagem de dentro.
Então, mesmo com um próton extra, o elétron 3p do Al é mais fácil de remover que o 3s do Mg.

Resposta

A energia de ionização do Al é menor porque o elétron arrancado dele está em um orbital 3p – que penetra menos e sofre mais blindagem – enquanto no Mg o elétron extra está em 3s, que “sente” o núcleo com mais força e exige mais energia para ser removido.

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