Questão 7) Dê a definição e dois exemplos de:
Energia de ionização;

Passo 1

O enunciado pede duas coisas: (1) uma definição de “Energia de ionização” e (2) dois exemplos. Não há outras informações fornecidas além do pedido. Vou, portanto, dar a definição clara e em seguida exemplificar com dois átomos diferentes, explicando por que os valores são como são.

Passo 2

Definição formal (em termos de processo químico): a energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo ou íon isolado no estado gasoso e no seu estado fundamental. Escrevendo o processo para a primeira energia de ionização:
\text{A(g)} \longrightarrow \text{A}^{+}\text{(g)} + e^{-}
A quantidade de energia necessária para essa transformação é a primeira energia de ionização, que costuma ser notada por \text{IE}_1. Explico os símbolos: \text{A(g)} é o átomo neutro no estado gasoso; \text{A}^{+}\text{(g)} é o cátion formado; e^{-} é o elétron removido. A energia tem sinal positivo porque é um processo endotérmico (temos que fornecer energia para arrancar o elétron).
Unidades e notação: a energia de ionização é normalmente dada em \mathrm{kJ\,mol^{-1}} (quilojoule por mol). Quando dizemos \text{IE}_1 falamos da primeira energia de ionização (remover o primeiro elétron). Existe também \text{IE}_2 (remover o segundo elétron do cátion \text{A}^+), e assim por diante; em geral \text{IE}_1 < \text{IE}_2 < \text{IE}_3 porque, à medida que removemos elétrons, o íon fica mais carregado positivamente e prende mais fortemente os elétrons restantes.

Passo 3

Fatores que influenciam o valor (dou uma explicação didática, útil para prova):
  • Carga nuclear efetiva ( Z_{\text{ef}}): quanto maior a atração do núcleo sobre os elétrons externos, maior a \text{IE}.
  • Distância do elétron ao núcleo: elétrons mais afastados são mais fáceis de remover (menor \text{IE}).
  • Blindagem (shielding) por elétrons internos: elétrons internos reduzem a atração efetiva do núcleo sobre os elétrons externos, diminuindo a \text{IE}.
  • Configuração eletrônica estável: átomos com camada externa completa (gases nobres) têm \text{IE} muito alta; átomos com um elétron a mais em orbital esparso (metais alcalinos) têm \text{IE} baixa.
    Tendência periódica útil para prova: \text{IE} aumenta ao longo de um período (da esquerda para a direita) e diminui ao descer um grupo.

Passo 4

Exemplo 1 — sódio ( \text{Na}):
  • Reação para a primeira energia de ionização:
\text{Na(g)} \longrightarrow \text{Na}^{+}\text{(g)} + e^{-}
  • Razão qualitativa: o sódio tem um único elétron de valência no orbital 3s, relativamente afastado do núcleo e bem blindado pelos elétrons internos, por isso é fácil removê-lo. Logo, \text{IE}_1(\text{Na}) é relativamente baixa.
  • Valor aproximado (útil na prova para comparar ordens de grandeza): \text{IE}_1(\text{Na}) \approx 496\\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
  • Observação sobre \text{IE}_2: para remover o segundo elétron teríamos
\text{Na}^{+}\text{(g)} \longrightarrow \text{Na}^{2+}\text{(g)} + e^{-}
e \text{IE}_2(\text{Na}) é muito maior (por exemplo \approx 4562\\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}) porque aí estaríamos arrancando um elétron de uma configuração estabilizada tipo gás nobre ( \text{Ne}), logo exige muito mais energia.

Passo 5

Exemplo 2 — neônio ( \text{Ne}):
  • Reação para a primeira energia de ionização:
\text{Ne(g)} \longrightarrow \text{Ne}^{+}\text{(g)} + e^{-}
  • Razão qualitativa: o neônio é um gás nobre com camada de valência completa; seus elétrons estão fortemente retidos pelo núcleo e não há tendência a perder elétrons. Portanto \text{IE}_1(\text{Ne}) é muito alta.
  • Valor aproximado: \text{IE}_1(\text{Ne}) \approx 2081\\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
  • Comentário prático: comparar \text{IE}_1(\text{Ne}) com \text{IE}_1(\text{Na}) mostra claramente a influência da configuração eletrônica — neônio (alta \text{IE}) vs sódio (baixa \text{IE}).

Passo 6

Dica rápida de como responder isso na prova (passo-a-passo que vale ponto): 1) escreva a definição química com a equação em \mathrm{g} (como em Passo 2), 2) nomeie a unidade ( \mathrm{kJ\,mol^{-1}}), 3) apresente dois exemplos com a equação e uma razão qualitativa (por que é alto/baixo) e, se quiser, um valor aproximado para mostrar ordem de grandeza. Isso garante resposta completa e clara.

Resposta

Definição: Energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo ou íon isolado no estado gasoso e no seu estado fundamental; para a primeira ionização o processo é
\text{A(g)} \longrightarrow \text{A}^{+}\text{(g)} + e^{-},
e a energia associada é \text{IE}_1 (unidade \mathrm{kJ\,mol^{-1}}).
Exemplo 1: Sódio — \text{Na(g)} \longrightarrow \text{Na}^{+}\text{(g)} + e^{-}; \text{IE}_1(\text{Na}) \approx 496\\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. Baixa porque o elétron removido é um valência 3s bem afastado e blindado.
Exemplo 2: Neônio — \text{Ne(g)} \longrightarrow \text{Ne}^{+}\text{(g)} + e^{-}; \text{IE}_1(\text{Ne}) \approx 2081\\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. Alta porque o neônio tem camada de valência completa (configuração muito estável).

Exercícios relacionados