Qual o significado do termo a “Blindagem dos elétrons” num átomo? Usando o átomo de magnésio como exemplo, descreva o efeito da blindagem nos elétrons mais externo e como isso interfere no valor da
e
energia de ionização desse elemento
Passo 1
O enunciado pede para a gente entender o que é “blindagem dos elétrons” num átomo e, usando o magnésio (Z = 12) como exemplo, explicar como essa blindagem afeta as três primeiras energias de ionização (IE₁, IE₂, IE₃).
Conteúdo: estrutura eletrônica, conceito de blindagem (shielding) e energia de ionização.
O que vamos precisar:
Conteúdo: estrutura eletrônica, conceito de blindagem (shielding) e energia de ionização.
O que vamos precisar:
- Configuração eletrônica do Mg: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²
- Noções de carga nuclear efetiva (Z_eff) e como ela determina a força que “prende” um elétron.
- Definição de energia de ionização: energia necessária para tirar um elétron do átomo no estado gasoso.
Passo 2
Teoria da blindagem e carga nuclear efetiva
- Blindagem é quando os elétrons internos “protegem” os elétrons externos, diminuindo a atração do próton sobre eles.
- A gente quantifica isso com Z_eff = Z – S, onde S é o fator de blindagem (soma das “contribuições” de todos os outros elétrons).
- Quanto maior o S, menor Z_eff, ou seja, menos energia o átomo precisa para “soltar” o elétron externo.
- Energia de ionização (IE) é a energia mínima para arrancar um elétron totalmente ligado ao átomo. Quanto maior Z_eff, maior a IE.
Passo 3
Aplicando ao magnésio
Configuração do Mg:
1s² 2s² 2p⁶ 3s²
Configuração do Mg:
1s² 2s² 2p⁶ 3s²
- Os 10 elétrons em 1s, 2s e 2p são os “blindadores”
- Os 2 elétrons em 3s são os valência (os que vamos arrancar primeiro)
Estimando S pelos elétrons internos, temos S ≈ 10, então
Z_eff(3s) ≈ Z – S = 12 – 10 = 2
Ou seja, cada elétron 3s “vê” efetivamente uma carga +2 do núcleo.
Passo 4
Efeito da blindagem nas IE₁, IE₂ e IE₃
IE₁ (tirar o 1º elétron 3s):
IE₁ (tirar o 1º elétron 3s):
- O elétron “sente” Z_eff ≈ 2, então a energia necessária é moderada.
IE₂ (tirar o 2º elétron 3s): - Depois de remover um 3s, sobra 1 elétron em 3s. Menos repulsão entre os 3s, então esse último fica um pouco mais preso → IE₂ > IE₁.
IE₃ (tirar um elétron do nível 2p): - Ao remover os dois 3s, passamos a arrancar um elétron de um nível mais interno (2p). Esses elétrons são muito mais próximos do núcleo e têm blindagem menor, ou seja, veem uma Z_eff maior (quase todo Z = 12 menos o que blindam só os 1s e 2s).
- Resultado: IE₃ ≫ IE₂ > IE₁. A terceira energia de ionização do Mg é muito maior porque agora estamos arrancando um elétron “de verdade” da camada interna.
Resposta
Blindagem é o efeito dos elétrons internos reduzindo a atração nuclear sobre os externos (quantificado por Z_eff = Z – S). No Mg (1s² 2s² 2p⁶ 3s²), os 10 elétrons internos blindam os 2 de 3s, deixando Z_eff ≈ 2 para eles. Por isso a primeira IE é moderada (IE₁). Ao tirar um 3s, a repulsão cai e IE₂ fica maior que IE₁. Já a terceira IE (arrancar de 2p) é muito maior, pois esses elétrons sentem uma atração muito mais forte do núcleo.