Responda:
Qual a relação geral entre o tamanho de um átomo e sua energia de ionização?
5. Responda:
Qual a relação geral entre o tamanho de um átomo e sua energia de ionização?
5. Responda:
Passo 1
O enunciado pergunta qual a relação geral entre o tamanho de um átomo (seu raio atômico) e a sua energia de ionização. Aqui o conteúdo é tendência periódica, e vamos precisar dos conceitos de raio atômico, carga nuclear efetiva
e energia de ionização (IE), ou seja, a energia necessária para retirar o elétron mais frouxamente ligado.
Passo 2
A energia de ionização de um elétron numa camada principal
é aproximada pela fórmula de Rydberg para átomos hidrogenoides generalizada:
Aqui
cresce à medida que o raio atômico cresce e
mede a atração nuclear líquida sentida pelo elétron mais externo.
Passo 3
Sabemos também que, em primeira aproximação, o raio atômico varia como
Ou seja, quanto maior
(camada mais externa), maior
; e quanto maior
, menor
.
Passo 4
Substituindo
de
na expressão de IE, obtemos
Logo, para um mesmo
, quanto maior o raio
, menor a energia de ionização.
Passo 5
Aplicando às tendências periódicas:
- Ao longo de um período: o raio atômico diminui (
) e, portanto, a IE aumenta ( ). - Ao descer um grupo: o raio atômico aumenta (
) e a IE diminui ( ).
Resposta
De modo geral, a energia de ionização é inversamente proporcional ao tamanho do átomo: atomos maiores têm energia de ionização menor, e átomos menores têm energia de ionização maior.