Usando a regra de Slater, calcule a Z ef que atua sobre o primeiro elétron a ser ionizado de Al, Al^+, Al^2+ e Al^3+, respectivamente. Discuta seu resultado com relação às energias de ionização esperadas para essa espécie.

Passo 1

Beleza, o enunciado quer que a gente ache a carga nuclear efetiva Zrm ef = Z - S que “sobra” para o elétron que sai primeiro de cada espécie: Al, Al , Al e Al . O conteúdo é carga efetiva e a técnica é a regra de Slater, que diz:
onde é o número atômico e o somatório de blindagens dos demais elétrons. Vamos precisar das regras de Slater para classificar quem blinda o quê.

Passo 2

Relembrando a regra de Slater (para elétrons ou ):
  1. Eletrons no mesmo nível principal (mesmo grupo ) contribuem com cada (exceto os de , que são ).
  2. Elétrons no nível dão cada.
  3. Elétrons em níveis mais internos contribuem com cada.
A soma dessas contribuições é o .

Passo 3

Al (Z = 13), configuração: Zrm ef(Al) = 13 - 9,50 = 3,50 . O primeiro elétron a sair é o do nível .
  • Mesma camada ( ): sobram só os 2 elétrons , logo .
  • Nível : elétrons .
  • Nível : elétrons .
    Total .

Passo 4

Al Zrm ef(Al^+) = 13 - 9,15 = 3,85 (perdeu o , Z=13, agora sai primeiro um ). Configuração: .
  • Mesma camada ( ): sobra 1 elétron .
  • : 8 elétrons .
  • : 2 elétrons .
    Total .

Passo 5

Al Zrm ef(Al^2+) = 13 - 8,80 = 4,20 (perdeu e um , Z=13, primeiro sai o outro ). Configuração: .
  • Mesma camada ( ): já não há outro ou , então .
  • : 8 elétrons .
  • : 2 elétrons .
    Total .

Passo 6

Al Zrm ef(Al^3+) = 13 - 4,15 = 8,85 (já perdeu toda a camada , Z=13, agora sai um ). Configuração: .
  • Mesma camada ( ): restam elétrons .
  • : .
  • Não há níveis mais internos.
    Total .

Passo 7

Comparando com as energias de ionização: quanto maior , mais difícil arrancar o elétron. De fato, a energia do 4.º IE de Al (ou seja, para tirar de Al ) é beeeem maior do que as 3 primeiras, pois é muito maior que os ~3–4 das espécies neutra e íons menos carregados.

Resposta

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