As energias dos orbitais 3 d permanecem praticamente inalteradas nos elementos do quarto periodo. Contudo, os orbitais 3d nos átomos de zinco tem energias muito menores. Nos átomos de gálio, estas energias são ainda mais baixas. Explique as diferenças.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre as energias dos orbitais 3d nos elementos do quarto período, destacando que no zinco essas energias são bem menores e ainda mais baixas no gálio. A matéria envolvida aqui é a estrutura eletrônica dos átomos e como essa estrutura influencia a energia dos orbitais. Para resolver, vamos precisar entender sobre orbitais, carga nuclear efetiva e configuração eletrônica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que os orbitais são regiões ao redor do núcleo onde os elétrons têm maior probabilidade de estar. No caso dos 3d, são orbitais com energia específica dentro da camada de energia n=3.

Passo 3

Agora, a configuração eletrônica é a maneira como os elétrons estão distribuídos nesses orbitais. Nos elementos do quarto período, como titânio até gálio, os elétrons adicionais vão preenchendo os orbitais 3d.

Passo 4

Um ponto chave aqui é a carga nuclear efetiva, que é a força real que os elétrons sentem do núcleo, levando em conta o efeito de blindagem dos outros elétrons. Quando a carga nuclear efetiva aumenta, os elétrons são puxados mais fortemente para o núcleo.

Passo 5

No zinco (Zn), a configuração eletrônica é [Ar] 3d¹⁰ 4s². Aqui, os orbitais 3d já estão completamente preenchidos com 10 elétrons. Isso aumenta a carga nuclear efetiva porque há mais prótons no núcleo puxando os elétrons 3d com mais força, o que reduz a energia desses orbitais.

Passo 6

Já no gálio (Ga), a configuração é [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹. O aumento do número de prótons no núcleo do gálio segue aumentando a carga nuclear efetiva. Com mais prótons, os elétrons nos orbitais 3d são puxados ainda mais fortemente, resultando em uma energia dos orbitais 3d ainda menor comparada ao zinco.

Passo 7

Resumindo, à medida que avançamos no período, o aumento da carga nuclear efetiva faz com que os orbitais 3d sejam mais fortemente atraídos pelo núcleo, diminuindo sua energia. É por isso que no zinco e especialmente no gálio, os orbitais 3d têm energias muito menores comparados a outros elementos do quarto período.

Resposta

As diferenças nas energias dos orbitais 3d nos átomos de zinco e gálio se devem ao aumento da carga nuclear efetiva. No zinco, os orbitais 3d estão completamente preenchidos e a carga nuclear mais alta atrai esses elétrons com mais força, reduzindo sua energia. No gálio, com ainda mais prótons no núcleo, a carga nuclear efetiva é ainda maior, fazendo com que os orbitais 3d tenham energias ainda mais baixas.

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