Sabemos que pela variação na corrente elétrica em um experimento utilizado para determinar a energia de ionização de um elemento químico, podemos determinar a voltagem relativa a esta variação na corrente elétrica e através da voltagem podemos determinar a energia de ionização do elemento químico. Com base nestas informações, determine a energias de ionização em Kca/mol para um elemento que apresenta a seguintes voltagens:
Passo 1
O enunciado dá a voltagem relativa à ionização do elemento e pede a energia de ionização expressa em kcal/mol. Informações fornecidas:
- Voltagem:
.
O objetivo é transformar essa voltagem em energia por mol de átomos/moléculas, na unidade.
Passo 2
Entendendo a relação física (aula rápida e prática). Quando um elétron é removido por uma diferença de potencial
, a energia necessária para um único elétron é
onde
é a carga do elétron (em coulombs). A carga do elétron é
Portanto a energia para um elétron fica em joules (
), porque
.
Passo 3
Calcular a energia para um elétron usando
. Aplicando
:
Isso dá a energia por evento de ionização (por elétron removido).
Passo 4
Passar de energia por elétron para energia por mol: multiplicamos por
, o número de Avogadro,
. Uma forma mais direta e prática é usar a constante de Faraday
que já representa a carga de um mol de elétrons. A energia por mol (em joules por mol) é então
Substituindo
:
Passo 5
Converter
para
. Lembrando que
. Logo
Aplicando o valor calculado:
Passo 6
Verificação rápida por um caminho alternativo (ajuda a fixar): sabe-se também que
por elétron equivale a aproximadamente
. Como
para um elétron corresponde a
, basta multiplicar:
o que bate com o resultado anterior — ótimo sinal de que não erramos a conta.
Passo 7
Arredondamento e apresentação final: normalmente em físico-química usa-se 3 ou 4 algarismos significativos. Mantendo três algarismos significativos, o valor fica
. Mantenho também a versão com mais casas para conferir precisão:
.