Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização
(b)
(b)
Passo 1
O enunciado pede: indicar qual elemento possui a maior primeira energia de ionização entre
e
.\n
Informações explícitas dadas pelo enunciado:
Informações explícitas dadas pelo enunciado:
- Os elementos são
(silício) e (carbono). - Não há outros dados numéricos no enunciado — apenas a comparação entre esses dois elementos.
A partir daqui vamos analisar passo a passo o que é pedido e como decidir qual deles tem a maior primeira energia de ionização.
Passo 2
O que é a primeira energia de ionização? Vou explicar direitinho.
A primeira energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Escrevemos o processo assim:
Onde:
-
é o átomo neutro no estado gasoso; -
é o íon mono-positivo gerado; -
é o elétron removido.
A unidade comum é
(energia por mol de átomos) ou, às vezes, electrón-volts (
).
Intuitivamente: maior primeira energia de ionização = elétron mais “apertado” ao átomo, mais difícil de arrancar.
Passo 3
Quais fatores físicos que influenciam essa energia? Vou explicar cada um de um jeito simples:
- Carga nuclear efetiva (
):
- É a carga positiva “sentida” pelo elétron de valência depois de considerar o efeito de blindagem (shielding) dos elétrons internos.
- Quanto maior
, mais fortemente o núcleo atrai o elétron de valência → maior energia de ionização.
- Distância do elétron ao núcleo (raio atômico):
- Elétrons mais próximos do núcleo são mais fortemente atraídos; logo, átomos menores geralmente têm maiores energias de ionização.
- Blindagem (shielding) e número de camadas eletrônicas:
- Mais camadas internas significam maior blindagem dos elétrons de valência, reduzindo
sentido por eles e facilitando a remoção (menor energia de ionização).
- Configuração eletrônica:
- Configurações estáveis (por ex. subcamadas cheias ou meio-cheias) podem causar pequenas variações ou exceções na tendência geral.
Eu não vou usar fórmulas complexas aqui — só aplicar esses conceitos de forma direta aos dois elementos.
Passo 4
Identificando a posição dos elementos na tabela periódica (dados que uso para a análise):
-
(carbono): número atômico . Está no período 2 e no grupo 14 (coluna do carbono). -
(silício): número atômico . Está no período 3 e no mesmo grupo 14.
Esses dados eu tirei das posições conhecidas na tabela periódica (número atômico e período). Não é necessário memorizar os números exatos para a prova, mas é importante lembrar que
está acima de
no mesmo grupo.
Passo 5
Aplicando os conceitos aos dois: comparação qualitativa
- Ambos pertencem ao mesmo grupo → têm a mesma configuração de grupo (valência análoga: p^2 na camada de valência), mas em períodos diferentes.
-
tem elétrons de valência na camada ; tem elétrons de valência em . - Como
tem uma camada a mais (camada ) comparada com ( ), os elétrons de valência de estão, em média, mais longe do núcleo e são mais blindados pelos elétrons internos.
Consequência: tudo mais igual, átomos mais abaixo no mesmo grupo (aqui
) têm menor primeira energia de ionização do que os de cima (aqui
), porque o elétron de valência está menos fortemente ligado.
Passo 6
Valores numéricos (para fixar a intuição) — estes números são valores tabulados de referência:
- Primeira energia de ionização do carbono: aproximadamente
. - Primeira energia de ionização do silício: aproximadamente
.
Interpretação: é preciso muito mais energia para remover o primeiro elétron do
do que do
, confirmando a comparação qualitativa.
Passo 7
Dica prática para a prova (como decidir rápido):
- Se os elementos estão na mesma coluna (mesmo grupo), normalmente aquele que está mais acima tem maior primeira energia de ionização.
- Se estão no mesmo período, o da direita tem maior energia de ionização (excetuando pequenas exceções por configurações eletrônicas).
No caso
vs
: escolha o que está mais acima no grupo →
.
Força, você tá indo bem — essa é a regra que resolve essa questão rapidinho na prova!