A segunda energia de ionização para alguns elementos do quarto período são:
Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn |
---|---|---|---|---|---|
1145 | 1235 | 1310 | 1365 | 1592 |
|
Identifique o orbital do qual a ionização ocorre e explique a tendência nos valores.
Passo 1
Então, o enunciado dá os valores da segunda energia de ionização (E₂) de Ca, Sc, Ti, V, Cr e Mn e pede duas coisas:
- de que orbital sai esse segundo elétron
- por que esses valores vão aumentando e depois têm um pico em Cr e caem em Mn
Conteúdo envolvido: configuração eletrônica (níveis 4s e 3d), ordem de remoção de elétrons em metais de transição, conceito de estabilidade de subníveis (meio-cheio, cheio) e carga efetiva. Vamos precisar escrever as configurações e saber quem sai primeiro (4s ou 3d) e também falar de meia-vida de subnível.
Passo 2
Vamos olhar a configuração de cada átomo neutro e ver o que acontece quando tiramos o primeiro e o segundo elétron.
- Ca:
. - IE₁ tira um
→ . - IE₂ tira o outro
.
Logo, o segundo elétron sai de.
- IE₁ tira um
- Sc:
. - IE₁ tira um
→ . - IE₂ tira o outro
→ .
De novo, sai de.
- IE₁ tira um
- Ti:
. Mesmo raciocínio: os dois primeiros elétrons vêm de . - V:
. Também IE₁ e IE₂ removem . - Cr:
. - IE₁ tira o único
→ . - Agora não tem mais
, então IE₂ retira de .
- IE₁ tira o único
- Mn:
. Igual a Ti/V: IE₁ e IE₂ removem basicamente os dois .
Passo 3
Tendência de Ca a V:
- Aumenta suavemente porque, do Ca pro V, a carga nuclear efetiva (Zₑff) sobe e o tamanho atômico cai, então fica mais difícil arrancar elétron, mas sempre do
.
Salto em Cr:
- A segunda remoção é de
, que é um orbital mais interno e mais ligado do que . - Além disso,
é meio-cheio, superestável, então arrancar um elétron desse pede MUITA energia → pico em 1592 kJ/mol.
Queda em Mn:
- Aqui a IE₂ volta a tirar
, que é mais frouxo que o , e ainda forma de novo no cátion, ganhando estabilidade. Por isso a E₂ de Mn (1509) é menor que a de Cr (1592).
Resposta
Orbital de onde sai o segundo elétron:
- Para Ca, Sc, Ti, V e Mn é sempre o orbital
. - Para Cr é o orbital
.
Tendência dos valores:
- Subida gradual de Ca a V por aumento da carga efetiva mantendo remoção de
. - Pico em Cr porque passa a remover de
, muito firme e ainda meio-cheio (configuração superestável). - Queda em Mn porque volta a remover
, menos prendido, formando novamente o estável.