Um determinado elemento tem a configuração eletrônica 1 s^2 2 s^2 2 p^6 3 s^2 3 p^4. Sem nenhuma consulta, faça um gráfico mostrando a forma geral esperada para as suas 7 primeiras energias de ionização.
Elabore uma explicação para os seguintes fenômenos: (a) a configuração eletrônica do Cr é [Ar] 4 s^1 3 d^5 e não [Ar] 4 s^2 3 d^4 e (b) a configuração eletrônica do Ti é [Ar] 4 s^2 3 d^2 mas do Cr^2+ é [Ar] 3 d^4.
Ca Sc Ti V Cr Mn
11,87 12,80 13,58 14,15 16,50 15,64 eV
Identifique a tendência nesses valores e o orbital que ocorre a ionização.

Passo 1

Ok, vamos lá! Você tem um exercício que envolve configuração eletrônica, energias de ionização e algumas explicações sobre como certos elementos se comportam na tabela periódica. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos como configuração eletrônica, energias de ionização e como os elétrons são removidos dos átomos. Vamos dividir isso em partes para facilitar.

Passo 2

Primeiro, vamos fazer o gráfico das 7 primeiras energias de ionização para o elemento com a configuração eletrônica . Esse elemento é o enxofre (S), que tem 16 elétrons.
A energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro. Geralmente, à medida que removemos mais elétrons, a energia necessária aumenta porque o átomo fica mais carregado positivamente, atraindo os elétrons restantes com mais força.
Então, o gráfico vai ter o número de ionizações (1ª, 2ª, …, 7ª) no eixo x e a energia de ionização no eixo y. Esperamos ver um aumento progressivo na energia de ionização, com saltos maiores quando removemos elétrons de camadas mais internas.

Passo 3

Agora, vamos explicar o fenômeno (a): Por que o cromo (Cr) tem a configuração eletrônica e não .
Isso acontece porque a configuração é mais estável. Os elétrons no subnível se distribuem de forma a minimizar a repulsão entre eles, adotando configurações de metade cheia ( ) que são mais estáveis. Portanto, o cromo prefere ter um elétron a menos no e mais no para alcançar uma configuração mais estável.

Passo 4

Passando para o fenômeno (b): Por que o titânio (Ti) tem a configuração eletrônica , mas o cromo tem .
Quando o titânio perde dois elétrons para formar , os elétrons removidos são os do nível , pois esses elétrons estão mais afastados do núcleo e são mais fáceis de serem removidos. Assim, a configuração de fica .
No caso do cromo, perde dois elétrons do , deixando a configuração . Isso ocorre porque os elétrons são removidos antes dos , mesmo que a configuração neutra do cromo tenha um elétron no .

Passo 5

Finalmente, vamos analisar a tabela com os valores de energia de ionização:
Ca Sc Ti V Cr Mn
11,87 12,80 13,58 14,15 16,50 15,64 eV
Observando esses valores, percebemos que, em geral, a energia de ionização aumenta da esquerda para a direita no período. Isso acontece porque, conforme avançamos no período, o número de prótons no núcleo aumenta, puxando os elétrons com mais força e tornando mais difícil removê-los.
No caso específico, o cravo (Cr) tem uma energia de ionização mais alta comparado ao manganês (Mn), provavelmente devido à configuração eletrônica estável que o Cr atinge ao perder elétrons.
O orbital que está sendo ionizado nesses casos é o , pois são os elétrons mais externos e mais fáceis de serem removidos.

Resposta

  1. O gráfico das primeiras 7 energias de ionização do enxofre mostra um aumento progressivo na energia necessária para remover cada elétron subsequente, com saltos maiores quando elétrons de camadas internas são removidos.
  2. (a) O cromo tem a configuração porque essa distribuição atinge uma configuração mais estável com um subnível meio cheio.
    (b) O titânio perde os elétrons primeiro ao formar , resultando na configuração , enquanto perde os e fica com .
  3. A tendência observada na tabela é que a energia de ionização aumenta da esquerda para a direita no período, devido ao aumento da carga nuclear efetiva. O orbital envolvido na ionização é o .

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