Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização
(b) \mathrm{Si}, \mathrm{C}

Passo 1

O enunciado pede: indicar qual elemento possui a maior primeira energia de ionização entre \mathrm{Si} e \mathrm{C}.\n
Informações explícitas dadas pelo enunciado:
  • Os elementos são \mathrm{Si} (silício) e \mathrm{C} (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:
\text{A(g)} \to \text{A}^+(\text{g}) + e^-
Onde:
  • \text{A(g)} é o átomo neutro no estado gasoso;
  • \text{A}^+(\text{g}) é o íon mono-positivo gerado;
  • e^- é o elétron removido.
A unidade comum é \text{kJ mol}^{-1} (energia por mol de átomos) ou, às vezes, electrón-volts ( \text{eV}).
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:
  1. Carga nuclear efetiva ( Z_{\text{efetivo}}):
  • É a carga positiva “sentida” pelo elétron de valência depois de considerar o efeito de blindagem (shielding) dos elétrons internos.
  • Quanto maior Z_{\text{efetivo}}, mais fortemente o núcleo atrai o elétron de valência → maior energia de ionização.
  1. 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.
  1. Blindagem (shielding) e número de camadas eletrônicas:
  • Mais camadas internas significam maior blindagem dos elétrons de valência, reduzindo Z_{\text{efetivo}} sentido por eles e facilitando a remoção (menor energia de ionização).
  1. 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):
  • \mathrm{C} (carbono): número atômico \mathrm{Z}=6. Está no período 2 e no grupo 14 (coluna do carbono).
  • \mathrm{Si} (silício): número atômico \mathrm{Z}=14. 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 \mathrm{C} está acima de \mathrm{Si} 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.
  • \mathrm{C} tem elétrons de valência na camada 2p; \mathrm{Si} tem elétrons de valência em 3p.
  • Como \mathrm{Si} tem uma camada a mais (camada n=3) comparada com \mathrm{C} ( n=2), os elétrons de valência de \mathrm{Si} 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 \mathrm{Si}) têm menor primeira energia de ionização do que os de cima (aqui \mathrm{C}), 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 \;1086{,}5\\ \text{kJ mol}^{-1}.
  • Primeira energia de ionização do silício: aproximadamente \;786{,}5\\ \text{kJ mol}^{-1}.
Interpretação: é preciso muito mais energia para remover o primeiro elétron do \mathrm{C} do que do \mathrm{Si}, 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 \mathrm{C} vs \mathrm{Si}: escolha o que está mais acima no grupo → \mathrm{C}.
Força, você tá indo bem — essa é a regra que resolve essa questão rapidinho na prova!

Resposta

\mathrm{C}

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