Dados experimentais apontam oscilações na periodicidade da eletroafinidade e potencial de ionização nos primeiros elementos do segundo período da tabela periódica. Determine os fatores de blindagem e cargas nucleares efetivas para os átomos desses elementos e justifique essas mudanças.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente sabe que na tabela periódica, os elementos do segundo período (como Lítio, Berílio, etc.) mostram umas oscilações meio estranhas na eletroafinidade e no potencial de ionização. O que a gente precisa fazer aqui é descobrir os fatores de blindagem e as cargas nucleares efetivas desses átomos e explicar por que essas mudanças estão acontecendo. Para isso, vamos usar conceitos de estrutura eletrônica e interação entre elétrons e núcleo.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre fator de blindagem (S). Esse é um número que representa o quanto os elétrons internos (mais próximos do núcleo) conseguem “blindar” ou proteger os elétrons de valência (os de fora) da atração do núcleo. Em outras palavras, quanto maior o S, menos forte é a atração que o núcleo exerce sobre os elétrons de valência.
Passo 3
Agora, vamos entender a carga nuclear efetiva (
). Esse conceito mostra a força real que o núcleo exerce sobre os elétrons de valência, levando em conta a blindagem dos elétrons internos. A fórmula para calcular
é:
onde $ Z $ é a carga nuclear total (número de prótons no núcleo) e $ S $ é o fator de blindagem.
Passo 4
Vamos aplicar isso aos elementos do segundo período: Lítio (Li), Berílio (Be), Boro (B), Carbono ©, Nitrogênio (N), Oxigênio (O), Flúor (F) e Neônio (Ne). Todos esses têm a mesma camada interna (1s²), então o fator de blindagem $ S $ para todos eles é basicamente 2, já que os dois elétrons 1s estão bloqueando a atração do núcleo para os elétrons de valência.
Passo 5
Agora, vamos calcular o $ Z_{eff} $ para cada elemento:
- Li (Lítio): $ Z = 3 $
- Be (Berílio): $ Z = 4 $
- B (Boro): $ Z = 5 $
- C (Carbono): $ Z = 6 $
- N (Nitrogênio): $ Z = 7 $
- O (Oxigênio): $ Z = 8 $
- F (Flúor): $ Z = 9 $
- Ne (Neônio): $ Z = 10 $
Passo 6
Observando os resultados, dá pra ver que o $ Z_{eff} $ aumenta conforme aumentamos o número de prótons no núcleo (de Li a Ne). Isso acontece porque, mesmo aumentando o número de elétrons de valência, o fator de blindagem $ S $ permanece o mesmo (2), já que estamos adicionando elétrons na mesma camada de energia. Portanto, a carga nuclear efetiva cresce, puxando os elétrons de valência mais fortemente.
Passo 7
Essa tendência de aumento no $ Z_{eff} $ explica as oscilações na eletroafinidade e no potencial de ionização. Com um $ Z_{eff} $ maior, os elétrons de valência ficam mais fortemente ligados ao núcleo, aumentando o potencial de ionização (mais energia para remover um elétron) e a eletroafinidade (mais tendência a atrair elétrons).
Resposta
Os fatores de blindagem para os elementos do segundo período são iguais a 2, e as cargas nucleares efetivas aumentam de 1 a 8 conforme o número de prótons aumenta de Li a Ne. Esse aumento no $ Z_{eff} $ explica as oscilações observadas na eletroafinidade e no potencial de ionização desses átomos.