Questão 4. Considere os seguintes elementos: Peni.
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

Beleza, o exercício é sobre dois átomos (fósforo, P, e níquel, Ni).
Matéria: configuração eletrônica, carga nuclear efetiva (Z_eff via regra de Slater) e energia de ionização.
O que vamos precisar:
  1. Montar a configuração eletrônica completa de P e Ni;
  2. Usar as regras de Slater para calcular Z_eff do elétron mais externo de cada átomo;
  3. Comparar Z_eff e decidir qual tem maior energia de ionização (quanto maior Z_eff, mais “preso” está o elétron e maior a energia de ionização).

Passo 2

Configuração eletrônica completa:
  • P (Z = 15):
    1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
  • Ni (Z = 28):
    1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²
O elétron mais energético em P está em 3p, e em Ni está em 4s.

Passo 3

Regras de Slater (para ns/np):
  1. Eletrón no mesmo nível (mesmo n): cada um contribui com σ = 0,35;
  2. Eletrón no nível n–1: σ = 0,85;
  3. Eletrón em níveis n–2 ou inferiores: σ = 1,00;
  4. Z_eff = Z – Σσ.

Passo 4

Calcular Z_eff em P para o elétron 3p:
  • Z§ = 15.
  • Elétrons no mesmo nível n=3 (3s² + outras 2 de 3p): 4 elétrons × 0,35 = 1,40
  • Elétrons em n=2 (2s²2p⁶ = 8 e⁻) × 0,85 = 6,80
  • Elétrons em n=1 (1s² = 2 e⁻) × 1,00 = 2,00
  • Σσ = 1,40 + 6,80 + 2,00 = 10,20
    → Z_eff§ = 15 – 10,20 = 4,80

Passo 5

Calcular Z_eff em Ni para o elétron 4s:
  • Z(Ni) = 28.
  • Elétrons no mesmo nível n=4 (o outro 4s): 1 × 0,35 = 0,35
  • Elétrons em n=3 (3s²3p⁶3d⁸ = 16 e⁻) × 0,85 = 13,60
  • Elétrons em n=1,2 (1s²2s²2p⁶ = 10 e⁻) × 1,00 = 10,00
  • Σσ = 0,35 + 13,60 + 10,00 = 23,95
    → Z_eff(Ni) = 28 – 23,95 = 4,05

Passo 6

Comparação e energia de ionização:
Quanto maior Z_eff, mais forte é a atração do núcleo pelo elétron externo, maior a energia de ionização.
Z_eff§ = 4,80
Z_eff(Ni) = 4,05
Logo, P prende seu elétron externo mais fortemente que Ni.

Resposta

a)
  • P: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³; Z_eff = 4,80
  • Ni: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²; Z_eff = 4,05
    b) O fósforo tem maior energia de ionização, pois sua carga nuclear efetiva (4,80) é maior que a do níquel (4,05), indicando maior atração do núcleo pelo elétron mais externo.

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