Tanto a segunda ionização do carbono (
) quanto a primeira ionização do boro (
) se encaixam a reações
. Compare as duas energias de ionização (
e
, respectivamente) e a carga nuclear efetiva
. Trata-se de uma explicação adequada para a diferença entre as energias de ionização? Caso não seja, sugira outros fatores.
Passo 1
O enunciado nos dá duas reações de ionização que, em termos eletrônicos, são ambas
uma para a segunda ionização do carbono
,
e outra para a primeira ionização do boro
,
. Precisamos comparar as duas energias de ionização e a carga nuclear efetiva
e avaliar se a diferença de
se explica apenas por
ou se há outros fatores.
Passo 2
Aplicamos as regras de Slater para calcular
do elétron 2p a ser removido.
Para um elétron 2p:
– Cada elétron 1s contribui com 0,85 para o escudo.
– Cada outro elétron no mesmo nível principal (2s ou 2p) contribui com 0,35.
Para um elétron 2p:
– Cada elétron 1s contribui com 0,85 para o escudo.
– Cada outro elétron no mesmo nível principal
- Para B (Z
, configuração inicial 1 2 2 ):
- Para
(Z , configuração inicial 1 2 2 após a primeira ionização):
Passo 3
Comparando as cargas efetivas e as energias:
–
.
– .
–
Ou seja, a razão das energias de ionização é bem maior do que a razão das
. Logo, só o
não explica completamente a diferença de
.
Passo 4
Outros fatores importantes a considerar:
- Carga do cátion: no caso da segunda ionização do carbono remove-se um elétron de
, já carregado positivamente. A atração coulômbica adicional de um núcleo sobre o elétron remanescente é maior do que no átomo neutro do boro . - Redução do escudo eletrônico: ao retirar o primeiro elétron do carbono, o escudo fornecido pelos elétrons 2p/2s diminui, aumentando a atração sobre o próximo elétron.
- Energia de troca e correlação: em subshells parcialmente ocupadas, há ganhos de energia de troca que mudam após cada ionização.
- Penetração orbital: elétrons 2s penetram mais no interior enquanto 2p ficam mais afastados; a remoção sucessiva altera o equilíbrio penetração/repulsão.
Todas essas contribuições elevam mais a segunda energia de ionização do carbono que não se resume apenas ao aumento de
.
Resposta
Não. Embora
seja maior que
, a razão das energias de ionização
excede a razão de
. Portanto, além do aumento da carga efetiva, deve-se levar em conta a maior atração em um cátion já positivo, a diminuição do escudo eletrônico, efeitos de troca/correlação e diferenças de penetração orbital.