Indique em cada caso qual elemento possui a maior primeira energia de ionização
(a)
(a)
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
e
.
Informações apresentadas pelo enunciado: os dois elementos comparados são (estrôncio) e
(cádmio). Não há outros dados numéricos fornecidos.
Informações apresentadas pelo enunciado: os dois elementos comparados são
Passo 2
O que é “primeira energia de ionização”? Vou explicar devagar e com exemplo: a primeira energia de ionização, que vou chamar de
, é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Escrevemos a reação assim:
A energia associada a essa reação por mole de átomos é
. Em palavras: quanto mais fortemente o elétron está preso ao núcleo, maior será
. A unidade mais comum é
, mas aqui não precisamos calcular números se entendermos os fatores que controlam
.
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
(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
e
na tabela periódica e suas configurações eletrônicas:
-
tem número atômico e configuração eletrônica O elétron removido na primeira ionização sai de um elétron . -
tem número atômico e configuração eletrônica Também remove-se um elétron para a primeira ionização.
Observação importante: ambos estão no mesmo período (período 5), portanto os elétrons mais externos têm o mesmo número quântico principal. 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
prende seu elétron mais fortemente que
?
-
tem mais prótons no núcleo ( ) do que ( ). Mais prótons aumentam a atração nuclear sobre os elétrons externos. - Os elétrons de camada interna em
incluem os . 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 sente uma carga nuclear efetiva ( ) maior do que o elétron 5s em . - Como consequência, retirar o elétron 5s de
exige mais energia do que retirar o 5s de . Portanto .
Passo 6
Resumo e intuição final (tipo cola mental para a prova): quando os dois átomos estão no mesmo período, compare
(número de prótons) e a blindagem. O elemento mais à direita (maior
) normalmente tem maior
. Aqui
está à direita de
no mesmo período e tem maior
e blindagem d ineficiente, logo maior
. Se quiser lembrar com número aproximado para checar depois:
é da ordem de algumas centenas de
e
é visivelmente maior — mas não é preciso decorar esses números para responder qualitativamente.
Resposta
(a)