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

Passo 1

Beleza, vamos resolver a parte c) Ca do exercício. A questão pede para escrever a configuração eletrônica completa do cálcio (Ca), determinar a carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético e, a partir desse valor, organizar as espécies químicas em ordem crescente de energia de ionização. Para isso, vamos precisar entender um pouco de estrutura eletrônica dos átomos e o conceito de carga nuclear efetiva.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a configuração eletrônica completa do cálcio (Ca). O cálcio tem 20 elétrons. Distribuímos esses elétrons nas diferentes camadas e subníveis de energia de acordo com as regras de preenchimento.
A configuração eletrônica do Ca é:
Ca: 1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2
Isso significa que os elétrons estão distribuídos nas camadas 1, 2, 3 e 4, preenchendo os subníveis s e p.

Passo 3

Agora, vamos determinar a carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético, que no caso do cálcio é o elétron no subnível 4s.
A fórmula para calcular o Zef é:
Zef = Z - S
Onde:
  • Z é a carga nuclear do átomo (número de prótons). Para o Ca, Z = 20.
  • S é a quantidade de blindagem ou desaceleração dos elétrons internos. Uma aproximação comum para S é:
S = Número de elétrons internos times 0.85 úé
No Ca, os elétrons internos (antes do 4s) são 18:
S = 18 times 0.85 = 15,3
Então,
Zef = 20 - 15,3 = 4,7

Passo 4

Com o valor de Zef calculado, podemos relacionar com a energia de ionização, que tende a aumentar com o aumento de Zef porque o elétron está mais fortemente atraído pelo núcleo.
Embora a questão peça para ordenar várias espécies químicas, vamos focar no Ca. Em um contexto mais amplo, se tivéssemos outras espécies com diferentes valores de Zef, colocaríamos em ordem crescente de energia de ionização com base nesses valores.

Resposta

A configuração eletrônica completa do cálcio (Ca) é:
Ca: 1s^2, 2s^2, 2p^6, 3s^2, 3p^6, 4s^2
A carga nuclear efetiva ( Zef) para o elétron mais energético do Ca é 4,7.

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