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 Z_{\text {ef }} calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
a) S

Passo 1

O que o enunciado pede e o que é dado:
  • Espécie química dada: \mathrm{S} (enxofre neutro).
  • Pedidos:
    1. Escrever a configuração eletrônica completa de \mathrm{S}.
    2. Determinar a carga nuclear efetiva Z_{\text{ef}} para o elétron mais energético.
    3. A partir do valor de Z_{\text{ef}} calculado, colocá-los em ordem crescente de energia de ionização e justificar.
  • Informação implícita: o número atômico do enxofre é Z=16 (ou seja, tem 16 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 1s,2s,2p,3s,3p,\dots; cada orbital s comporta até 2 elétrons, p até 6; preenche-se subshells aumentando energia e respeitando Pauli e Hund.
  • Como Z=16, temos 16 elétrons a distribuir. Preenchendo em ordem: 1s^2,\;2s^2,\;2p^6,\;3s^2,\;3p^4.
  • Conclusão: a configuração eletrônica completa de \mathrm{S} é \mathrm{S}:\;1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^4.

Passo 3

Identificar o elétron mais energético:
  • Os elétrons com maior energia (menos ligados) são os de maior número quântico principal n. Na configuração acima, o maior n ocupado é n=3.
  • Portanto, o elétron mais energético pertence ao subnível 3p. Para fins de Z_{\text{ef}} vamos calcular para um elétron 3p.

Passo 4

Como calcular Z_{\text{ef}} — explicando a regra escolhida (Slater) de forma didática:
  • A carga nuclear efetiva Z_{\text{ef}} 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:
    1. Escreva os elétrons em grupos por níveis: (1s) (2s,2p) (3s,3p) (3d) etc.
    2. Para um elétron do tipo ns ou np:
      • Cada outro elétron no mesmo grupo ( n igual) contribui com 0{,}35 para a blindagem (exceto para elétrons 1s, onde a contribuição do outro 1s é 0{,}30 — não precisamos deste detalhe aqui porque estamos em n=3).
      • Cada elétron no grupo n-1 contribui com 0{,}85.
      • Cada elétron em grupos com n-2 ou menor contribui com 1{,}00.
  • Aplicando Slater para um elétron 3p em \mathrm{S}:
    • Número atômico: Z=16.
    • Elétrons no mesmo nível n=3 (exceto o elétron escolhido): temos os 3s^2 (2 elétrons) e os outros 3p (já que 3p^4, o elétron escolhido é 1 de 4, sobra 3). Total de outros elétrons em n=3: 2+3=5.
      • Contribuição: 5\times 0{,}35 = 1{,}75.
    • Elétrons no nível n=2: 2s^2 2p^6 total 8 elétrons.
      • Contribuição: 8\times 0{,}85 = 6{,}80.
    • Elétrons no nível n=1: 1s^2 total 2 elétrons.
      • Contribuição: 2\times 1{,}00 = 2{,}00.
    • Soma da blindagem S: S = 1{,}75 + 6{,}80 + 2{,}00 = 10{,}55.
    • Finalmente, Z_{\text{ef}} = Z - S: Z_{\text{ef}} = 16 - 10{,}55 = 5{,}45.
  • Interpretação: para um elétron 3p do enxofre, a carga nuclear efetiva aproximada é Z_{\text{ef}}\approx 5{,}45. Isso significa que, apesar do núcleo ter carga +16, a blindagem dos outros elétrons reduz a carga efetiva “sentida” pelo elétron valente para cerca de +5{,}45.

Passo 5

Ligando Z_{\text{ef}} à energia de ionização e justificativa da ordem:
  • Princípio chave: quanto maior Z_{\text{ef}} 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 \mathrm{S}, 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 Z_{\text{ef}} dos elétrons mais energéticos: menor Z_{\text{ef}} → menor energia de ionização (vem primeiro na ordem crescente).
  • Justificativa geral que você pode usar na prova: comparar Z_{\text{ef}} 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

1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2\;3p^4
Z_{\text{ef}} (elétron 3p) =5{,}45
Ordem crescente de energia de ionização (apenas \mathrm{S} fornecido): \mathrm{S}

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