Questão 11. O que é energia de ionização? Explique por que as energias de ionização sucessivas de um mesmo átomo sempre aumentam e por que há um salto brusco em determinado ponto.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Definir o que é energia de ionização.
- Explicar por que as energias de ionização sucessivas de um mesmo átomo aumentam e por que aparece um salto brusco em certo ponto.
Não foram dados números ou uma figura; a resposta deve ser uma explicação conceitual e ilustrativa.
Passo 2
O que é energia de ionização (definição formal e reação química).
- A energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo ou íon no estado gasoso.
- A primeira energia de ionização, chamada
, é a energia da reação
- A segunda energia de ionização,
, é a energia para remover outro elétron do íon já formado:
- Em geral a
-ésima energia de ionização corresponde à remoção do -ésimo elétron. Unidades comuns: por átomo ou .
Passo 3
Intuição física básica: por que um elétron está ligado ao átomo?
- Um elétron está ligado porque é atraído pela carga positiva do núcleo. Essa atração é mais forte quanto maior a carga nuclear efetiva que o elétron “vê” e quanto mais próximo ele está do núcleo.
- Dois efeitos importantes que controlam essa atração:
- Blindagem (shielding): elétrons internos reduzem a atração efetiva do núcleo sobre elétrons externos. Representa-se essa atração efetiva por
(carga nuclear efetiva). - Raio médio (distância média
do elétron ao núcleo): elétrons em camadas internas têm menor e, portanto, são muito mais fortemente ligados.
- Blindagem (shielding): elétrons internos reduzem a atração efetiva do núcleo sobre elétrons externos. Representa-se essa atração efetiva por
- Em linguagem simples: quanto maior
e quanto menor , mais difícil (maior energia) é arrancar o elétron.
Passo 4
Por que as energias de ionização sucessivas aumentam (explicação detalhada, sem pular passos).
- Quando se remove o primeiro elétron, o átomo neutro
vira um íon positivo . Esse íon tem a mesma carga nuclear real mas uma carga líquida maior por elétron (mais positiva), portanto cada elétron restante “sente” uma atração maior do núcleo; em outras palavras sobre os elétrons restantes aumenta. - Além disso, ao tirar um elétron diminui a repulsão entre elétrons (havia menos pares de elétrons se repelindo), o que faz com que os elétrons restantes “afundem” um pouco mais no poço de potencial do núcleo (ficam com raio médio menor). Ambos os efeitos (maior
e menor ) tornam a remoção do próximo elétron mais difícil. - Por isso normalmente se observa
ou seja, as energias de ionização aumentam progressivamente.
Passo 5
Por que há um salto brusco em certo ponto (explicação com ideia de casca eletrônica).
- Enquanto se removem elétrons pertencentes à mesma camada eletrônica externa (os elétrons de valência), o aumento de
costuma ser moderado: cada remoção aumenta a atração, mas os elétrons ainda vêm da mesma região espacial. - Quando a remoção chega a um elétron ligado numa camada interna (um elétron do núcleo eletrônico, não da camada de valência), a situação muda muito: elétrons internos estão muito mais próximos do núcleo e são muito menos protegidos pela blindagem. Portanto a energia necessária para arrancar um elétron de uma camada interna é muito maior.
- Esse salto brusco aparece exatamente na passagem entre remover o último elétron de valência e começar a remover elétrons de uma camada mais interna (os chamados elétrons “core”). É um indicativo prático e usado frequentemente: um grande aumento entre
e diz que o átomo tinha elétrons de valência.
Passo 6
Exemplo numérico ilustrativo (para fixar a ideia): só para ver como o salto pode ser grande.
- Pegando o sódio como exemplo, os valores (típicos) são
- A grande diferença entre
e ocorre porque remove o elétron de valência (fácil), enquanto teria que arrancar um elétron da camada preenchida tipo néon ( ), muito mais fortemente ligado ao núcleo — daí o salto grande.
Passo 7
Observações adicionais úteis para a prova (como responder rápido e bem):
- Resuma em 1–2 frases: “Energia de ionização é a energia para arrancar um elétron. As sucessivas aumentam porque, após cada remoção, o íon resultante prende mais fortemente os elétrons restantes (maior
e menos repulsão). Há um salto grande quando se passa de elétrons de valência para elétrons internos, porque elétrons internos estão muito mais perto do núcleo e são muito menos blindados.” - Dica prática: se receber uma tabela de
em prova, procure o maior salto para identificar o número de elétrons de valência e justificar com a mudança de camada eletrônica.
Resposta
Energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo ou íon gasoso (por exemplo
). As sucessivas energias de ionização aumentam porque, depois de cada remoção, o íon restante tem carga positiva maior e os elétrons remanescentes “sentem” uma atração nuclear efetiva maior (
aumenta) e há menos repulsão eletrônica, logo é mais difícil arrancar o próximo elétron. O salto brusco aparece quando, ao remover elétrons um a um, chega-se a retirar um elétron de uma camada interna (core) em vez de um elétron de valência: elétrons internos estão muito mais próximos do núcleo e menos blindados, por isso exigem uma energia muito maior para serem removidos.