Encontre os valores das energias de ionização do Al e construa um gráfico da energia de ionização do em função de n ( número de elétrons ionizados) de a . Explique a fonte da descontinuidade dessa curva.

Passo 1

Beleza! Vamos resolver um exercício sobre as energias de ionização do alumínio (Al). A questão pede para encontrar esses valores para diferentes estados de ionização (de n=1 a n=8) e fazer um gráfico mostrando como a energia de ionização varia com o número de elétrons removidos. Para isso, vamos precisar entender o que é energia de ionização e como ela muda conforme removemos mais elétrons de um átomo.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é energia de ionização. É a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro ou de um íon. Conforme removemos mais elétrons (aumentando n), a energia de ionização geralmente aumenta porque os elétrons restantes ficam mais fortemente ligados ao núcleo.

Passo 3

Vamos precisar das energias de ionização do alumínio para cada estágio de ionização de n=1 até n=8. Normalmente, essas informações estão disponíveis em tabelas periódicas ou bases de dados químicas. Para este exercício, vamos supor os seguintes valores aproximados (em kJ/mol):
  • n=1: 577,5
  • n=2: 1816,7
  • n=3: 2744,8
  • n=4: 11577
  • n=5: 14848
  • n=6: 18567
  • n=7: 23389
  • n=8: 29577

Passo 4

Com esses valores em mãos, vamos organizar os dados para facilitar a visualização e o gráfico:
n Energia de Ionização (kJ/mol)
1 577,5
2 1816,7
3 2744,8
4 11577
5 14848
6 18567
7 23389
8 29577

Passo 5

Agora, vamos construir o gráfico da energia de ionização em função de n. No eixo horizontal (x), colocamos o número de elétrons removidos (n) e, no eixo vertical (y), a energia de ionização correspondente. Conectando os pontos, veremos que a energia aumenta de forma gradual até n=3, mas há um salto bem grande entre n=3 e n=4.

Passo 6

Para explicar a fonte da descontinuidade nessa curva, precisamos olhar para a configuração eletrônica do alumínio. O alumínio tem a configuração eletrônica [Ne] 3s² 3p¹. Quando removemos os primeiros três elétrons, estamos tirando os dois elétrons 3s e um 3p. O próximo elétron a ser removido (n=4) vem do nível de energia mais interno, o 2p, que está muito mais próximo do núcleo e fortemente ligado. Por isso, a energia necessária para remover esse elétron é muito maior, causando a descontinuidade no gráfico.

Resposta

As energias de ionização do alumínio de n=1 a n=8 são aproximadamente:
n Energia de Ionização (kJ/mol)
1 577,5
2 1816,7
3 2744,8
4 11577
5 14848
6 18567
7 23389
8 29577
O gráfico mostra um aumento gradual nas energias de ionização até n=3, seguido por um salto abrupto a partir de n=4. Essa descontinuidade ocorre porque, ao remover o quarto elétron, passamos a retirar elétrons de um nível de energia mais interno e mais fortemente ligado ao núcleo, exigindo muito mais energia.

Exercícios relacionados

Escreva a equação e a configuração eletrônica simplificada para cada uma das situações abaixo:
a) a primeira energia de ionização do K;
b) o terceiro energia de ionização do Al;
c) a segunda energia de ionização do Cl.
Que tipo de mudança ocorreria na velocidade da reação acima se fosse substituído o iodeto de potássio pelo brometo de potássio ? Justifique.
Considere a seguinte tabela de energia de ionização ( )
Elementos Energia de Ionização
. . .
Li 520 7298 11815
Mg 720 1451 7733
Al 578 1817 2745
Pede-se:
a) Qual desses elementos tem tendência para formar um cátion + 1?
b) Formar cátion +2?
c) Formar cátion +3? Explique
Escolha duas sínteses propostas no item (a) e descreva o mecanismo completo para cada uma delas. Não são necessários estados de transição.