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
calculado, coloque-os em ordem crescente de energia de ionização e justifique.
c) Ca
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 (
) 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:
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 (
) para o elétron mais energético, que no caso do cálcio é o elétron no subnível 4s.
A fórmula para calcular o
é:
Onde:
-
é a carga nuclear do átomo (número de prótons). Para o Ca, . -
é a quantidade de blindagem ou desaceleração dos elétrons internos. Uma aproximação comum para é:
No Ca, os elétrons internos (antes do 4s) são 18:
Então,
Passo 4
Com o valor de
calculado, podemos relacionar com a energia de ionização, que tende a aumentar com o aumento de
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
, colocaríamos em ordem crescente de energia de ionização com base nesses valores.
Resposta
A configuração eletrônica completa do cálcio (Ca) é:
A carga nuclear efetiva (
) para o elétron mais energético do Ca é 4,7.