Questão 02. Escreva a configuração eletrônica completa para as espécies químicas abaixo e determine a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético. A partir do valor de
calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
a) S
a) S
Passo 1
O que o enunciado pede e o que é dado:
- Espécie química dada:
(enxofre neutro). - Pedidos:
- Escrever a configuração eletrônica completa de
. - Determinar a carga nuclear efetiva
para o elétron mais energético. - A partir do valor de
calculado, colocá-los em ordem crescente de energia de ionização e justificar.
- Escrever a configuração eletrônica completa de
- Informação implícita: o número atômico do enxofre é
(ou seja, tem elétrons).
Passo 2
Configuração eletrônica completa — revisão rápida e passo a passo:
- Regras que usamos (sem detalhes formais): preenchimento pelos níveis de energia seguindo a ordem
; cada orbital s comporta até elétrons, p até ; preenche-se subshells aumentando energia e respeitando Pauli e Hund. - Como
, temos elétrons a distribuir. Preenchendo em ordem: - Conclusão: a configuração eletrônica completa de
é
Passo 3
Identificar o elétron mais energético:
- Os elétrons com maior energia (menos ligados) são os de maior número quântico principal
. Na configuração acima, o maior ocupado é . - Portanto, o elétron mais energético pertence ao subnível
. Para fins de vamos calcular para um elétron .
Passo 4
Como calcular
— explicando a regra escolhida (Slater) de forma didática:
- A carga nuclear efetiva
é uma estimativa da carga nuclear aparente que um elétron ‘sente’, descontando o efeito de blindagem (shielding) dos outros elétrons. - Vou usar as Regras de Slater (método simples, padrão para exercícios): resumo das regras úteis aqui:
- Escreva os elétrons em grupos por níveis: (1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) etc.
- Para um elétron do tipo
ou : - Cada outro elétron no mesmo grupo (
igual) contribui com para a blindagem (exceto para elétrons , onde a contribuição do outro é — não precisamos deste detalhe aqui porque estamos em ). - Cada elétron no grupo
contribui com . - Cada elétron em grupos com
ou menor contribui com .
- Cada outro elétron no mesmo grupo (
- Aplicando Slater para um elétron
em : - Número atômico:
. - Elétrons no mesmo nível
(exceto o elétron escolhido): temos os (2 elétrons) e os outros (já que , o elétron escolhido é 1 de 4, sobra 3). Total de outros elétrons em : . - Contribuição:
.
- Contribuição:
- Elétrons no nível
: total elétrons. - Contribuição:
.
- Contribuição:
- Elétrons no nível
: total elétrons. - Contribuição:
.
- Contribuição:
- Soma da blindagem
: - Finalmente,
:
- Número atômico:
- Interpretação: para um elétron
do enxofre, a carga nuclear efetiva aproximada é . Isso significa que, apesar do núcleo ter carga , a blindagem dos outros elétrons reduz a carga efetiva “sentida” pelo elétron valente para cerca de .
Passo 5
Ligando
à energia de ionização e justificativa da ordem:
- Princípio chave: quanto maior
sentido pelo elétron mais energético, mais fortemente esse elétron está ligado ao átomo e, portanto, maior será a energia necessária para removê‑lo (maior energia de ionização). - No enunciado pede-se “coloque-os em ordem crescente de energia de ionização”. Como nesta parte (a) foi fornecida apenas a espécie
, não há outras espécies para comparar aqui. Portanto a ordenação entre espécies não se aplica nesta subquestão isolada; se tivéssemos várias espécies, compararíamos os respectivos dos elétrons mais energéticos: menor → menor energia de ionização (vem primeiro na ordem crescente). - Justificativa geral que você pode usar na prova: comparar
é uma forma prática de prever a primeira energia de ionização entre átomos distintos porque traduz diretamente a força de atração nuclear efetiva sobre o elétron mais externo.
Resposta
Ordem crescente de energia de ionização (apenas