Questão 32. 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
b) Ni
c) Ca
Questão 33. Proponha uma explicação para o fato de haver uma contração de aproximadamente
no raio dos íons metálicos
do período
até o
mas somente de
na série
ate
.
a) S
b) Ni
c) Ca
Passo 1
No exercício 32 vamos (i) escrever a configuração eletrônica completa de
,
e
; (ii) calcular a carga nuclear efetiva
do elétron mais energético usando as regras de blindagem de Slater; (iii) ordenar as espécies em ordem crescente de energia de ionização, lembrando que
quando
.
Passo 2
Configurações eletrônicas completas (números atômicos:
,
,
):
O elétron mais energético em
está em
, em
e
em
.
Passo 3
Aplicando Slater para
, elétron em
:
– Elétrons no mesmo subnível: .
– Elétrons em (
, total 8):
.
– Elétrons em (2 elétrons):
.
Escudo total .
– Elétrons no mesmo subnível:
– Elétrons em
– Elétrons em
Escudo total
Passo 4
Para
, elétron em
:
– Mesmo subnível: .
– Elétrons em , total 8):
.
– Elétrons em (1s,2s,2p, total 10):
.
.
– Mesmo subnível:
– Elétrons em
– Elétrons em
Para
(
, elétron em
:
– Mesmo subnível: .
– Elétrons em (
, total 16):
.
– Elétrons em (10 elétrons):
.
.
– Mesmo subnível:
– Elétrons em
– Elétrons em
Passo 5
Como maior
implica maior energia de ionização, temos
logo a ordem crescente de
é
Passo 6
No exercício 33 devemos explicar por que a série de íons metálicos trivalentes do 3
(de
a
) sofre contração de raio de ~23 %, enquanto na série 5
(de
a
) a contração é só ~1 %.
Passo 7
O raio iônico diminui quando a carga nuclear efetiva percebida pelos elétrons aumenta e/ou quando a penetração do orbital é maior. Nos metais 3
estamos subindo o número atômico dentro do mesmo nível principal
, adicionando prótons sem compensar bem com blindagem adicional, pois elétrons
blindam com pouca eficiência.
Passo 8
Na série 3
cada passo no período acrescenta um próton no núcleo e um elétron no orbital
. Os elétrons
têm forma difusa e blindam mal. Isso eleva fortemente
dos elétrons do mesmo nível, puxando a nuvem eletrônica para mais perto do núcleo, resultando em contração de ~23 %.
Passo 9
Na série 5
o aumento de prótons ocorre depois da sequência dos lantanídeos
que já provocou a contração de lantanídeos, reduzindo o raio de partida dos elementos 5
. Além disso, os elétrons
penetram melhor e blindam de modo um pouco mais eficaz comparado aos
. O resultado líquido é uma variação de raio muito menor (~1 %).
Resposta
A contração maior em 3
vem da fraca blindagem dos elétrons
ao longo do período, elevando muito
. Na série 5
o efeito já foi parcialmente compensado pela contração dos lantanídeos
e pela melhor penetração/blindagem dos elétrons
, resultando em contração muito menor.