Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização
(d) \mathrm{Sn}, \mathrm{Xe}

Passo 1

O enunciado pede: “Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização” para os elementos \mathrm{Sn} e \mathrm{Xe}. Informações relevantes dadas ou inferíveis imediatamente:
  • Os elementos são \mathrm{Sn} (estanho) e \mathrm{Xe} (xenônio).
  • Podemos usar a posição periódica e configurações eletrônicas para comparar suas primeiras energias de ionização.
  • Dados úteis que vou usar sem pedir nada a você: Z(\mathrm{Sn})=50 e Z(\mathrm{Xe})=54. Ambos pertencem ao mesmo período (período 5) da tabela periódica.

Passo 2

O que é a primeira energia de ionização? Vou explicar com calma.
  • Definição: a primeira energia de ionização (que vou chamar de I_1) é a energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso, produzindo um íon positivo.
  • Em forma de reação química:
\mathrm{X}(g)\longrightarrow \mathrm{X}^+(g) + e^-
  • Unidade comum: \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}. Interpretação prática: quanto maior I_1, mais fortemente o átomo segura seu elétron de valência.

Passo 3

Tendências periódicas que importam (explicadas passo a passo, sem pular):
  • Movimento na tabela: ao percorrer uma linha (período) da esquerda para a direita, a primeira energia de ionização tende a aumentar. Por quê? Porque o número de prótons no núcleo ( Z) aumenta, atraindo mais fortemente os elétrons, enquanto o nível principal ( n) dos elétrons de valência normalmente permanece o mesmo, de modo que o aumento de carga nuclear efetiva torna os elétrons mais difíceis de remover.
  • Movimento na coluna (grupo): ao descer um grupo (aumentar n), I_1 tende a diminuir porque os elétrons de valência estão em níveis mais externos (maior distância média do núcleo) e são melhor blindados pelos elétrons internos, então a atração efetiva é menor.
  • Conceito útil: carga nuclear efetiva Z_{\text{ef}}. É uma ideia qualitativa que diz que os elétrons internos “bloqueiam” parte da carga nuclear; os elétrons de valência “sentem” uma carga efetiva Z_{\text{ef}} \approx Z - S (onde S representa o escudo dos elétrons internos). Quanto maior Z_{\text{ef}} e quanto menor a distância média r do elétron ao núcleo, maior será a energia necessária para arrancar o elétron (pela forma qualitativa da energia coulombiana \propto Z_{\text{ef}}/r).

Passo 4

Aplique as ideias aos elementos \mathrm{Sn} e \mathrm{Xe}:
  • Ambos estão no mesmo período (período 5). Então a variação de I_1 entre eles será dominada pela posição na linha (direita/maior Z normalmente → maior I_1).
  • Configurações eletrônicas (vou escrever explicitamente porque isso é útil para visualizar estabilidade):
    • \mathrm{Sn}:\; \mathrm{[Kr]}4d^{10}5s^{2}5p^{2}.
    • \mathrm{Xe}:\; \mathrm{[Kr]}4d^{10}5s^{2}5p^{6}.
  • Observações chave:
    • \mathrm{Xe} tem uma configuração de camada de valência completa ( 5p^6), ou seja, é um gás nobre com camada externa fechada — isso é muito estável. Remover um elétron de uma camada fechada custa bastante energia.
    • \mathrm{Sn} tem apenas 5p^2; seus elétrons de valência estão menos fortemente ligados em comparação com um gás nobre do mesmo período.
    • Além disso, Z(\mathrm{Xe})=54 é maior que Z(\mathrm{Sn})=50, então o núcleo de \mathrm{Xe} atrai os elétrons de valência com intensidade efetiva maior (mesmo nível principal n=5, portanto blindagem similar), o que aumenta I_1 de \mathrm{Xe} relativamente a \mathrm{Sn}.

Passo 5

Dê um número para ficar mais concreto (valores experimentais aproximados para reforçar a conclusão):
  • Primeira energia de ionização aproximada de \mathrm{Sn}: I_1(\mathrm{Sn})\approx 708\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}.
  • Primeira energia de ionização aproximada de \mathrm{Xe}: I_1(\mathrm{Xe})\approx 1170\\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}.
    Esses números mostram claramente que \mathrm{Xe} tem I_1 bem maior que \mathrm{Sn}, coerente com a argumentação qualitativa anterior.

Passo 6

Resumo-exame (como eu faria se estivesse na sua prova e quisesse responder rápido):
  • Procure o período: ambos no mesmo período → compare posição horizontal.
  • À direita na mesma linha geralmente tem maior I_1 (e gases nobres têm as maiores do período).
  • Conclusão rápida: \mathrm{Xe} (mais à direita e gás nobre) possui maior primeira energia de ionização do que \mathrm{Sn}.

Resposta

\mathrm{Xe}

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