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

Passo 1

O enunciado pede: “Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização” para o caso (a) envolvendo os elementos \mathrm{Sr} e \mathrm{Cd}.
Informações apresentadas pelo enunciado: os dois elementos comparados são \mathrm{Sr} (estrôncio) e \mathrm{Cd} (cádmio). Não há outros dados numéricos fornecidos.

Passo 2

O que é “primeira energia de ionização”? Vou explicar devagar e com exemplo: a primeira energia de ionização, que vou chamar de \\ I_1, é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Escrevemos a reação assim:
X(g) \to X^+(g) + e^-
A energia associada a essa reação por mole de átomos é \\ I_1. Em palavras: quanto mais fortemente o elétron está preso ao núcleo, maior será \\ I_1. A unidade mais comum é \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}, mas aqui não precisamos calcular números se entendermos os fatores que controlam \\ I_1.

Passo 3

Tendências periódicas que usamos para comparar elementos:
  • Ao longo de um período (da esquerda para a direita), a primeira energia de ionização tende a aumentar. Por quê? Porque o número de prótons no núcleo aumenta, atraindo mais fortemente os elétrons, enquanto os elétrons adicionados ao mesmo período não aumentam tanto a blindagem. Isso faz com que os elétrons externos fiquem mais ligados ao núcleo.
  • Ao descer um grupo (de cima para baixo), a primeira energia de ionização tende a diminuir. Por quê? Porque os elétrons externos ocupam níveis com maior número quântico principal n (mais distantes do núcleo) e, apesar do aumento do número de prótons, o aumento do tamanho e da blindagem torna mais fácil remover o elétron.
    Essas regras são qualitativas, mas muito úteis para comparação entre dois elementos.

Passo 4

Olhemos onde ficam \mathrm{Sr} e \mathrm{Cd} na tabela periódica e suas configurações eletrônicas:
  • \mathrm{Sr} tem número atômico Z(\mathrm{Sr})=38 e configuração eletrônica \mathrm{Sr}:\\ [\mathrm{Kr}]\,5s^{2}. O elétron removido na primeira ionização sai de um elétron 5s.
  • \mathrm{Cd} tem número atômico Z(\mathrm{Cd})=48 e configuração eletrônica \mathrm{Cd}:\\ [\mathrm{Kr}]\,4d^{10}5s^{2}. Também remove-se um elétron 5s para a primeira ionização.
    Observação importante: ambos estão no mesmo período (período 5), portanto os elétrons mais externos têm o mesmo número quântico principal n=5. Isso simplifica a comparação porque não estamos comparando elétrons em camadas muito diferentes (o efeito “distância” é parecido).

Passo 5

Agora a comparação fina — por que \mathrm{Cd} prende seu elétron mais fortemente que \mathrm{Sr}?
  • \mathrm{Cd} tem mais prótons no núcleo ( Z=48) do que \mathrm{Sr} ( Z=38). Mais prótons aumentam a atração nuclear sobre os elétrons externos.
  • Os elétrons de camada interna em \mathrm{Cd} incluem os \,4d^{10}. Esses elétrons d fazem uma blindagem menos eficiente dos elétrons 5s do que elétrons nas mesmas partículas esféricas (s ou p) fariam — em termos práticos, os elétrons d “não protegem” tão bem o elétron 5s da carga nuclear extra. O resultado líquido é que o elétron 5s em \mathrm{Cd} sente uma carga nuclear efetiva ( Z_{\text{eff}}) maior do que o elétron 5s em \mathrm{Sr}.
  • Como consequência, retirar o elétron 5s de \mathrm{Cd} exige mais energia do que retirar o 5s de \mathrm{Sr}. Portanto \\ I_1(\mathrm{Cd}) > I_1(\mathrm{Sr}).

Passo 6

Resumo e intuição final (tipo cola mental para a prova): quando os dois átomos estão no mesmo período, compare Z (número de prótons) e a blindagem. O elemento mais à direita (maior Z) normalmente tem maior \\ I_1. Aqui \mathrm{Cd} está à direita de \mathrm{Sr} no mesmo período e tem maior Z e blindagem d ineficiente, logo maior \\ I_1. Se quiser lembrar com número aproximado para checar depois: \\ I_1(\mathrm{Sr}) é da ordem de algumas centenas de \mathrm{kJ\\ mol^{-1}} e \\ I_1(\mathrm{Cd}) é visivelmente maior — mas não é preciso decorar esses números para responder qualitativamente.

Resposta

(a) \mathrm{Cd}

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