Na primeira série de transição os elementos o Sc ao Zn , exceto do Zn , todos os elementos tem energias de ionização muito similares apesar do aumento da carga nuclear. Explique porque os elementos do Sc ao Cu tem primeira energias de ionização muito semelhantes.

Passo 1

Beleza, olha o enunciado: na série de transição de Sc (Z=21) até Zn (Z=30), a primeira energia de ionização ( IE1) dos íons Sc⁺, Ti⁺, …, Cu⁺ fica quase a mesma, mesmo com o número atômico subindo. A matéria é química inorgânica (tabela periódica e energias de ionização) e a gente vai precisar entender:
  1. O que é energia de ionização;
  2. Como é a configuração eletrônica desses elementos;
  3. Como a carga nuclear efetiva e o efeito de blindagem (shielding) influenciam nessa energia.

Passo 2

Primeiro, o que é IE1?
IE₁ é a energia mínima que você precisa dar para arrancar o elétron de valência de um átomo no estado gasoso:
IE1 = El(átomo^+ + e^-r) - E(átomo)áá
Quanto mais forte o núcleo “puxa” o elétron, maior o IE1.

Passo 3

Configuração eletrônica desses elementos (Sc a Cu) é [Ar] 3d^x 4s^2, com x variando de 1 (Sc) a 10 (Zn). Quando você retira o primeiro elétron, sai sempre de 4s. À medida que x aumenta, o número de prótons (Z) sobe, o que faz o núcleo puxar mais forte. Mas, ao mesmo tempo, cada elétron 3d que a gente adiciona vai dando uma “sombreadinha” no 4s, diminuindo um pouco essa atração extra.

Passo 4

A explicação-chave é o equilíbrio entre:
  1. Carga nuclear efetiva ( Zef): Zef = Z - S
    onde S é o fator de blindagem dos demais elétrons.
    2) Blindagem dos elétrons 3d: 3d não penetra tanto quanto 4s, mas ainda segura um pouco o 4s, aumentando S à medida que x cresce.
    3) Repulsão entre elétrons 3d: mais elétrons no mesmo subnível 3d aumentam a repulsão interna, elevando ligeiramente a energia de remoção.
Quando Z sobe em 1 unidade, Zef aumenta, mas simultaneamente S também sobe (porque tem mais 3d bloqueando). O resultado líquido é que Zef — e, portanto, o IE1 — muda muito pouco de Sc até Cu.

Resposta

Os elementos de Sc até Cu têm primeira energia de ionização quase constante porque o aumento da carga nuclear (mais prótons) é compensado pelo aumento da blindagem e da repulsão dos elétrons 3d que vão sendo adicionados. Dessa forma, a força efetiva que prende o elétron 4s não varia muito nessa série.

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