Questão 05. Considere os seguintes elementos: P e Ni.
a) Dê a configuração eletrônica completa e calcule a carga nuclear efetiva para o elétron mais energético de cada um desses elementos.
b) Considerando os valores de carga nuclear efetiva, indique qual elemento tem o maior valor de energia de ionização. Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado pede para, usando as regras de Slater, obter a configuração eletrônica completa de fósforo ( P, Z=15) e níquel ( Ni, Z=28) e calcular a carga nuclear efetiva ( Zrm ef) do elétron mais energético (o de valência) em cada um. Depois, comparamos os valores de Zrm ef para prever qual elemento apresenta maior energia de ionização.

Passo 2

Escrevemos as configurações eletrônicas completas:
P:;1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^3
Ni:;1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^6,3d^8,4s^2
O elétron mais energético de P está em 3p e o de Ni em 4s.

Passo 3

Aplicamos as regras de Slater para o elétron 3p de P:
  • Eletrões no mesmo nível ( n=3, excluindo o próprio): 2,(3s)+2,(3p)=4 com fator 0,35.
  • Eletrões em n=2: 2,(2s)+6,(2p)=8 com fator 0,85.
  • Eletrões em n=1: 2,(1s) com fator 1,00.
    Logo,
S = 4times0,35 + 8times0,85 + 2times1,00 = 1,4 + 6,8 + 2 = 10,2
Zrm ef = Z - S = 15 - 10,2 = 4,8

Passo 4

Aplicamos as regras de Slater para o elétron 4s de Ni:
  • Eletrões no mesmo nível ( n=4, excluindo o próprio): 1,(4s) com fator 0,35.
  • Eletrões em n=3: 2,(3s)+6,(3p)+8,(3d)=16 com fator 0,85.
  • Eletrões em n<=2: 2,(1s)+2,(2s)+6,(2p)=10 com fator 1,00.
    Logo,
S = 1times0,35 + 16times0,85 + 10times1,00 = 0,35 + 13,6 + 10 = 23,95
Zrm ef = Z - S = 28 - 23,95 = 4,05

Passo 5

A energia de ionização aumenta com o aumento de Zrm ef (quanto mais forte a atração nuclear efetiva sobre o elétron de valência, maior a energia para removê-lo). Como Zrm ef(P)=4,8 é maior que Zrm ef(Ni)=4,05, o fósforo terá a maior energia de ionização.

Resposta

a)
P: configuração 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^3, Zrm ef=4,8.
Ni: configuração 1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^6,3d^8,4s^2, Zrm ef=4,05.
b)
O elemento com maior energia de ionização é o fósforo, pois seu elétron de valência apresenta maior carga nuclear efetiva.

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