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.
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:
Matéria: configuração eletrônica, carga nuclear efetiva (Z_eff via regra de Slater) e energia de ionização.
O que vamos precisar:
- Montar a configuração eletrônica completa de P e Ni;
- Usar as regras de Slater para calcular Z_eff do elétron mais externo de cada átomo;
- 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):
- Eletrón no mesmo nível (mesmo n): cada um contribui com σ = 0,35;
- Eletrón no nível n–1: σ = 0,85;
- Eletrón em níveis n–2 ou inferiores: σ = 1,00;
- 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.
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.