O íon mais comum ao alumínio é o cátion 3+. No caso do índio, o íon mais comum é cátion 1+. Explique.
Passo 1
O enunciado nota que o alumínio (grupo
) forma quase sempre o cátion
, enquanto o índio (mesmo grupo) aparece com mais frequência como
. O conteúdo envolvido é química inorgânica: estados de oxidação, energias de ionização e o chamado “efeito do par inerte”. Vamos usar configuração eletrônica e tendências periódicas para entender por que Al prefere o estado
e In prefere
.
Passo 2
Começamos pelas configurações eletrônicas no átomo neutro:
Para gerar o cátion remove-se os três elétrons de valência (o elétron
e os dois elétrons
); para
só se remove o elétron
. A energia de ionização necessária cresce muito ao passar de
para
e de
para
.
Para gerar o cátion
Passo 3
Em alumínio, embora a terceira energia de ionização seja alta, a forte atração do íon
pelos ânions (altas energias reticulares e de solvatação) compensa o custo. Já em índio, a remoção dos elétrons
(para chegar a
) exige energia extra ainda maior, pois esses elétrons estão mais estabilizados. Assim, eliminar apenas o elétron
para formar
fica energeticamente bem menos custoso.
Passo 4
A estabilização extra dos elétrons
nos elementos mais pesados do bloco
é conhecida como efeito do par inerte. No índio, os elétrons
sofrem contração relativística e são pouco blindados pelos elétrons
, tornando-se “inertes” à ionização. Por isso, o estado
(que não exige mexer nos
) fica mais estável que o
.
Passo 5
Resumindo: em alumínio a remoção de três elétrons é suficientemente compensada pelas energias de retículo e solvatação, consolidando
. Em índio, o par de elétrons
resiste à ionização (efeito do par inerte), de modo que só o elétron
é perdido com facilidade, e o cátion
torna-se o mais comum.
Resposta
O alumínio, por ter elétrons de valência menos estabilizados, forma facilmente
, cujas altas energias reticulares e de solvatação compensam o custo de ionização. Já o índio sofre efeito do par inerte nos elétrons
, que ficam estabilizados por contração relativística e mau blindamento; assim só o elétron
é perdido com baixo gasto energético, tornando o cátion
o mais comum.