A energia de ionização tem uma tendência geral de aumenta ao longo do período na tabela periódica. No entanto os quatros primeiros elementos representativos do terceiro período estão na ordem
Si. Explique essa ordem observada.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A energia de ionização geralmente aumenta conforme a gente avança de esquerda para a direita em um período da tabela periódica. Mas, aqui na terceira linha, os quatro primeiros elementos representativos (Na, Mg, Al e Si) não seguem exatamente essa tendência: Na < Mg > Al < Si. Nosso objetivo é entender por quê essa ordem acontece. Para resolver isso, vamos precisar saber sobre energia de ionização, configuração eletrônica e como os elétrons interagem dentro dos átomos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é energia de ionização. É a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Quanto mais difícil for remover o elétron, maior será a energia de ionização. Isso geralmente aumenta da esquerda para a direita no período porque os elétrons estão mais fortemente ligados ao núcleo.
Passo 3
Agora, vamos olhar para cada elemento: Sódio (Na), Magnésio (Mg), Alumínio (Al) e Silício (Si). Vamos analisar suas configurações eletrônicas:
- Na (Sódio): [Ne] 3s¹
- Mg (Magnésio): [Ne] 3s²
- Al (Alumínio): [Ne] 3s² 3p¹
- Si (Silício): [Ne] 3s² 3p²
Passo 4
Para o Sódio (Na), temos um elétron na orbital 3s. Esse elétron é relativamente fácil de remover porque está sozinho e não há muita repulsão. Então, a energia de ionização é menor.
Para o Magnésio (Mg), temos dois elétrons na orbital 3s. Remover um desses elétrons requer mais energia porque agora há uma repulsão entre os dois elétrons, tornando-os mais fortemente ligados ao núcleo. Por isso, a energia de ionização do Mg é maior que a do Na.
Passo 5
O Alumínio (Al) tem a configuração [Ne] 3s² 3p¹. Aqui, estamos começando a encher a orbital 3p. Remover o elétron 3p¹ requer menos energia do que remover um dos elétrons 3s² do Mg porque os elétrons 3p estão um pouco mais distantes do núcleo e menos estabilizados. Assim, a energia de ionização do Al é menor que a do Mg, mas ainda maior que a do Na.
Passo 6
Finalmente, o Silício (Si) tem a configuração [Ne] 3s² 3p². Agora, ao remover um elétron 3p, há mais repulsão entre os dois elétrons 3p, fazendo com que seja um pouco mais difícil removê-los em comparação com o Al. Portanto, a energia de ionização do Si é maior que a do Al.
Resposta
Assim, a ordem das energias de ionização observada Na < Mg > Al < Si se deve às diferentes configurações eletrônicas e às interações entre os elétrons nas orbitais 3s e 3p, afetando a facilidade ou dificuldade de remoção dos elétrons.