Escreva a configuração eletrônica completa para as espécies químicas abaixo e determine a carga nuclear efetiva para o elétron mais externo. A partir do valor de calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
a)
b)
c)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de química juntos! A pergunta pede para a gente:
  1. Escrever a configuração eletrônica completa para as espécies químicas: , e .
  2. Determinar a carga nuclear efetiva ( ) para o elétron mais externo de cada uma.
  3. Com base no , organizar essas espécies em ordem crescente de energia de ionização e justificar essa ordem.
Para isso, vamos precisar entender sobre configuração eletrônica e como calcular o usando a fórmula de Slater.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a configuração eletrônica completa de cada espécie.
a) S (Enxofre)
O enxofre tem um número atômico , então tem 16 elétrons. A configuração eletrônica é:
b) Ni²⁺ (Níquel com carga +2)
O níquel tem , mas como está com uma carga +2, ele perdeu 2 elétrons, ficando com 26 elétrons. A configuração eletrônica é:
c) Ca (Cálcio)
O cálcio tem , então tem 20 elétrons. A configuração eletrônica é:

Passo 3

Agora, vamos calcular a carga nuclear efetiva ( ) para o elétron mais externo de cada espécie usando a fórmula de Slater:
onde é a constante de blindagem.
a) S (Enxofre)
Para o elétron 3p:
  • Proteção dos elétrons internos:
    • 1s: 2 elétrons 0.85
    • 2s e 2p: 8 elétrons 0.85
    • 3s e 3p: 5 elétrons 0.35 (os elétrons na mesma camada não protegem muito)
  • Calculando :
Então,
b) Ni²⁺ (Níquel +2)
Para o elétron 3d:
  • Proteção dos elétrons internos:
    • 1s: 2 elétrons 0.85
    • 2s e 2p: 8 elétrons 0.85
    • 3s e 3p: 10 elétrons 0.35
  • Calculando :
Então,
(Nota: Subtraímos 2 elétrons pela carga +2)
c) Ca (Cálcio)
Para o elétron 4s:
  • Proteção dos elétrons internos:
    • 1s: 2 elétrons 0.85
    • 2s e 2p: 8 elétrons 0.85
    • 3s e 3p: 8 elétrons 0.35
  • Calculando :
Então,

Passo 4

Agora que temos o para cada espécie:
  • S:
  • Ni²⁺:
  • Ca:
A energia de ionização tende a aumentar com o aumento do , porque um maior significa que o elétron externo está mais fortemente atraído pelo núcleo, tornando mais difícil removê-lo.

Passo 5

Portanto, organizando em ordem crescente de energia de ionização:
Justificativa:
  • O enxofre ( ) tem o menor , então sua energia de ionização é a menor.
  • O cálcio ( ) tem um intermediário, resultando em uma energia de ionização maior que a do enxofre.
  • O íon níquel ( ) possui o maior , portanto, tem a maior energia de ionização.

Resposta

A ordem crescente de energia de ionização é:

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(a)
(b)
©
(d)
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a) e
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