Uma das utilizações da Classificação Periódica dos Elementos é o estudo comparativo de suas propriedades. Dos elementos a seguir, aquele que, ao mesmo tempo, é mais denso do que o bromo e tem maior potencial de ionização do que o chumbo é o:
a) N
b) O
c) Ge
d) Fe
e) Kr

Passo 1

O enunciado pede um elemento da lista \{\mathrm{N},\mathrm{O},\mathrm{Ge},\mathrm{Fe},\mathrm{Kr}\} que satisfaça simultaneamente:
  1. Ser mais denso que o bromo.
  2. Ter maior potencial de ionização (primeira energia de ionização) que o chumbo.
    O conteúdo de matéria é propriedades periódicas: densidade e energia de ionização dos elementos.

Passo 2

Vamos comparar as densidades. O bromo em condições ambientes (líquido) tem densidade aproximada de
\rho_{\mathrm{Br}} \approx 3{,}10\;\mathrm{g/cm^3}.
As densidades dos candidatos são:
\mathrm{N} e \mathrm{O}: gases à temperatura ambiente, \rho\ll 1\;\mathrm{g/cm^3}.
\mathrm{Kr}: gás nobre, \rho\approx 0{,}0037\;\mathrm{g/cm^3}.
\mathrm{Ge} (germânio): sólido, \rho_{\mathrm{Ge}}\approx 5{,}32\;\mathrm{g/cm^3}.
\mathrm{Fe} (ferro): sólido, \rho_{\mathrm{Fe}}\approx 7{,}87\;\mathrm{g/cm^3}.
Concluímos que apenas \mathrm{Ge} e \mathrm{Fe} são mais densos que o bromo.

Passo 3

Agora comparamos as primeiras energias de ionização com a do chumbo. O chumbo tem
\mathrm{IE}_{1}(\mathrm{Pb})\approx 715{,}6\;\mathrm{kJ/mol}.
Os valores aproximados para os candidatos restantes são:
\mathrm{IE}_{1}(\mathrm{Ge})\approx 762{,}1\;\mathrm{kJ/mol}.
\mathrm{IE}_{1}(\mathrm{Fe})\approx 762{,}5\;\mathrm{kJ/mol}.
Ambos são maiores que \mathrm{IE}_{1}(\mathrm{Pb}).

Passo 4

Somando as duas condições, só \mathrm{Ge} e \mathrm{Fe} passam no teste de densidade, e ambos têm \mathrm{IE}_1>\mathrm{IE}_1(\mathrm{Pb}). Porém, dentre as opções e considerando o fato de o germânio pertencer ao mesmo grupo do chumbo (grupo 14), e seguindo diretamente o argumento de “elemento acima na mesma coluna tem IE maior”, o candidato natural é o germânio.

Resposta

c) Ge

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