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 Zeff 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 n é aproximada pela fórmula de Rydberg para átomos hidrogenoides generalizada:
IEapprox 13,6 eV,Zeff^2n^2
Aqui n cresce à medida que o raio atômico cresce e Zeff mede a atração nuclear líquida sentida pelo elétron mais externo.

Passo 3

Sabemos também que, em primeira aproximação, o raio atômico varia como
rpropto n^2Zeff,
Ou seja, quanto maior n (camada mais externa), maior r; e quanto maior Zeff, menor r.

Passo 4

Substituindo n^2 de r na expressão de IE, obtemos
IEpropto Zeff^2n^2 ;;Longrightarrow;; IEpropto Zeffr
Logo, para um mesmo Zeff, quanto maior o raio r, menor a energia de ionização.

Passo 5

Aplicando às tendências periódicas:
  • Ao longo de um período: o raio atômico diminui ( rdownarrow) e, portanto, a IE aumenta ( IEuparrow).
  • Ao descer um grupo: o raio atômico aumenta ( ruparrow) e a IE diminui ( IEdownarrow).

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.

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