Sobre os gases nobres, responda:
(1,5 ponto) São os átomos mais estáveis em cada período. Justifique com base na energia de troca!

Passo 1

O enunciado pede uma justificativa da afirmação “São os átomos mais estáveis em cada período” (referindo-se aos gases nobres), e essa justificativa deve ser feita “com base na energia de troca”. As informações relevantes que temos aqui (implícitas na pergunta) e que vou usar são:
  • A afirmação a ser justificada: os gases nobres são os átomos mais estáveis em cada período.
  • O termo pedido para usar: “energia de troca” (vou interpretá-lo como as grandezas energéticas que representam a energia envolvida em trocar elétrons entre átomos: isto é, energia de ionização e afinidade eletrônica — esses são os conceitos energéticos diretamente ligados a perder/ganhar elétrons).
  • Fatos sobre os gases nobres que são usados como dados conhecidos: eles têm configuração eletrônica de camada de valência completa (por exemplo \mathrm{He}:\,1s^2, \mathrm{Ne}:\,1s^2\,2s^2\,2p^6, \mathrm{Ar}:\,[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^6, etc.).

Passo 2

Definição clara do que significa “energia de troca” aqui (duas grandezas importantes):
  • Energia de primeira ionização I_1: é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Escrevendo o processo:
\mathrm{X} \longrightarrow \mathrm{X}^+ + e^-,\qquad I_1=\Delta E\\ (\text{energia necessária})á
Explicação didática: I_1 indica o quanto o elétron está ligado ao átomo. Quanto maior I_1, mais difícil é tirar um elétron desse átomo.
  • Afinidade eletrônica EA: é a energia liberada (ou absorvida) quando um átomo neutro em fase gasosa ganha um elétron:
\mathrm{X} + e^- \longrightarrow \mathrm{X}^- ,\qquad EA=\Delta E
Explicação didática: se EA for negativo (libera energia), o átomo “gosta” de ganhar um elétron; se EA for pouco negativo ou positivo (requer energia), ganhar um elétron é desfavorável. Observação sobre sinal: muitos autores definem EA como a energia liberada (valor negativo indica liberação), outros usam magnitude; aqui vou tratar qualitativamente: maior afinidade → energeticamente favorável ganhar elétron; pequena/positiva afinidade → desfavorável.

Passo 3

Ligando as definições às propriedades dos gases nobres:
  • Configuração de camada de valência completa: em cada período, o gás nobre tem a última camada (nível eletrônico) completamente preenchida. Isso é uma situação de baixa energia eletrônica porque elétrons emparelhados em orbitais completos maximizam a estabilidade do átomo.
  • Consequência para I_1: remover um elétron de um gás nobre significa tirar um elétron de uma camada completa e, muitas vezes, do que fica é um íon com uma camada incompleta em nível mais baixo. Isso quebra uma configuração muito estável, por isso a energia necessária é grande. Em termos práticos, os gases nobres apresentam os maiores valores de I_1 dentro do mesmo período — ou seja, é energeticamente custoso “trocar” (perder) elétrons deles.
  • Consequência para EA: adicionar um elétron a um gás nobre normalmente exige colocá-lo em um nível energético mais alto (uma nova camada/ orbital), o que é energeticamente pouco favorável; portanto, a afinidade eletrônica dos gases nobres é muito baixa (às vezes positiva em termos de energia que deve ser fornecida), ou seja, eles não liberam energia ao ganhar elétrons. Em palavras simples: ganhar um elétron não compensa energeticamente para um gás nobre.
  • Sumário energético: para um átomo ser reativo via troca de elétrons, convém que seja fácil perder elétrons (baixo I_1) ou energeticamente favorável ganhar elétrons (alta afinidade eletrônica). Nos gases nobres, nem perder nem ganhar elétrons é energeticamente atraente — perder custa muito (alto I_1) e ganhar não libera (ou até requer) energia (baixa/indevida EA).

Passo 4

Conclusão física e química passo a passo (como responder numa prova):
  • Passo lógico: estabilidade química significa pouca tendência a mudar o número de elétrons de valência. A tendência a trocar elétrons é governada por I_1 (facilidade de perder elétrons) e por EA (facilidade de ganhar elétrons).
  • Nos gases nobres: \uparrow I_1 (muito difícil remover elétron) e EA muito baixo/indesejável (difícil e não compensador ganhar elétron).
  • Portanto, a troca de elétrons é energeticamente desfavorável em ambos os sentidos; por isso os gases nobres são quimicamente inertes e constituem os átomos mais estáveis em cada período.

Passo 5

Resposta-curta pronta para a prova (texto que você pode copiar, objetivo e direto):
  • “Sim. Os gases nobres têm camada de valência completa; por isso a primeira energia de ionização I_1 é muito alta (é caro energeticamente remover elétron) e a afinidade eletrônica EA é muito baixa ou desfavorável (não há ganho energético em adicionar elétron). Como perder ou ganhar elétrons é energeticamente desvantajoso, esses átomos têm pouca tendência a reagir e são os mais estáveis de cada período.”

Passo 6

Dica prática para lembrar: pense na camada de valência cheia como um “cofre completo” — abrir o cofre (tirar elétrons) custa muita energia e pôr mais coisas dentro (ganhar elétron) não cabe bem. Isso ajuda a lembrar por que tanto I_1 quanto EA conspiram para a inércia dos gases nobres. Força aí — você manda bem!

Resposta

Sim. Porque apresentam camada de valência completa; isso torna a primeira energia de ionização I_1 muito alta (difícil perder elétron) e a afinidade eletrônica EA muito baixa ou desfavorável (difícil/indesejável ganhar elétron), logo trocar elétrons é energeticamente desfavorável e eles são os mais estáveis de cada período.

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