Justifique as seguintes afirmações:
A primeira energia de ionização do boro é menor que a do berílo, apesar da maior carga nuclear efetiva do boro.

Passo 1

O enunciado pede para a gente justificar por que a primeira energia de ionização (IE₁) do boro (B) é menor que a do berílio (Be), mesmo sendo o boro mais carregado positivamente (Z maior e Zeff maior). Isso envolve conteúdo de estrutura eletrônica, cargas nucleares efetivas, orbitais atômicos e energias de ionização. Vamos precisar:
  1. Saber as configurações eletrônicas de Be e B.
  2. Entender o conceito de carga nuclear efetiva (Zeff) e como se calcula (regra de Slater ou ideia de blindagem).
  3. Conhecer penetração e blindagem dos orbitais 2s vs 2p e como isso afeta a energia dos elétrons.

Passo 2

Primeiro, as configurações eletrônicas:
  • Be: 1s² 2s²
  • B: 1s² 2s² 2p¹
A energia de ionização IE₁ é a energia mínima para arrancar o elétron mais externo. Em geral, à medida que Z cresce dentro de um mesmo período, a IE aumenta porque o núcleo “puxa” mais forte. Mas há exceções envolvendo orbitais 2s e 2p.

Passo 3

Vamos falar de carga nuclear efetiva Zeff:
Zeff ≃ Z – S,
onde S é a blindagem dos elétrons internos (regra de Slater dá valores aproximados). Mesmo que B tenha Zeff maior que Be, esse aumento não basta para compensar outra coisa: a diferença de energia entre orbitais 2s e 2p.
Importante:
  • Elétrons em orbitais 2s penetram melhor (passam mais perto do núcleo) do que os em 2p.
  • Quanto mais penetração, mais atração nuclear “sente” o elétron, e menor é a energia do orbital (mais estável).
  • O 2p está menos penetrado, fica mais afastado em média, sofre maior blindagem pelos elétrons internos, então é energeticamente menos estável (mais “alto” em energia).

Passo 4

No Be, o elétron que a gente vai arrancar na IE₁ está no 2s, um orbital relativamente estável (mais penetrante). No B, o elétron externo está no 2p, que é menos estável (menor penetração e maior blindagem) e, portanto, de energia maior. Mesmo com Zeff um pouco maior em B, esse elétron 2p está mais frouxo que o 2s do Be e sai com menos energia.

Resposta

A IE₁(B) é menor que a IE₁(Be) porque, em B, removemos um elétron 2p (orbital de penetração menor e energia mais alta), enquanto em Be removemos um 2s (mais penetrante e ligado com mais força), e essa diferença supera o leve acréscimo de Zeff de B. Numericamente:
IE₁(Be)approx9,32;eV, IE₁(B)approx8,30;eV

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