Faça o que se pede em cada item abaixo:
20.1. Considere as equações abaixo que representam a ionização de duas espécies.
Equação 1: He(g) He^+(g)+e^- El=24,59 eV
Equação 2: He^+(g) He^2+(g)+e- El=54,42 eV
JUSTIFIQUE a diferença observada nos valores da energia de ionização (EI).
20.2. A afinidade eletrônica (AE) é definida como a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo na fase gasosa, em seu estado fundamental. Com base nos valores de A E, apresentados no Quadro 1 abaixo, explique:
Quadro 1. Afinidade eletrônica (em eV) para os elementos do 20 período da tabela periódica
Elemento Na Mg Al Si P S Cl Ar
AE(eV) -0,548 - -0,433 -1,39 -0,747 -2,08 -3,61 -
Raio atômico (pm) 154 160 143 117 110 104 99 174
a) POR QUE o alumínio tem menor AE que o sódio?
b) POR QUE o silício (Si) tem maior AE que o fósforo §?

Passo 1

Vamos dar uma olhada na questão que você enviou! Temos duas partes principais:
  1. Ionização do Hélio: Precisamos entender por que a segunda energia de ionização do hélio é maior que a primeira.
  2. Afinidade Eletrônica dos Elementos: Vamos explorar por que o alumínio tem menor afinidade eletrônica que o sódio e por que o silício tem maior afinidade eletrônica que o fósforo.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia de ionização, afinidade eletrônica e estrutura eletrônica dos átomos.

Passo 2

20.1. Diferença nas Energias de Ionização do Hélio
Primeiro, vamos entender o que é energia de ionização. A energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo ou íon na fase gasosa.
  • Equação 1: He(g) He^+(g) + e^- com EI1 = 24,59 eV
  • Equação 2: He^+(g) He^2+(g) + e^- com EI2 = 54,42 eV
A segunda energia de ionização ( EI2) é maior que a primeira ( EI1). Por quê?
Explicação:
Quando removemos o primeiro elétron do hélio, vamos de He para He^+. O He^+ já está menos eletronegativo e tem um elétron a menos, mas ainda mantém uma forte atração nuclear sobre o elétron restante.
Ao remover o segundo elétron, estamos removendo este último elétron do He^+, que agora está apenas com um próton no núcleo efetivo (já que um elétron foi removido). A força de atração entre o núcleo e o elétron remanescente é muito maior, exigindo mais energia para removê-lo.

Passo 3

20.2.a. Por que o alumínio tem menor afinidade eletrônica que o sódio?
A afinidade eletrônica (AE) é a energia liberada quando um átomo ganha um elétron na fase gasosa. Valores mais negativos indicam maior afinidade eletrônica.
  • Na (Sódio): AE = -0,548 eV
  • Al (Alumínio): AE = -0,433 eV
Explicação:
Mesmo que o alumínio tenha mais prótons que o sódio (o que normalmente atrairia mais o elétron), ele possui uma camada de valência com mais elétrons (camada n=3 para Al vs. n=3 para Na). No alumínio, adicionar um elétron ao orbital p resulta em maior repulsão entre os elétrons existentes, tornando a adição de um elétron menos favorável comparado ao sódio, que adiciona ao orbital s que está menos preenchido e com menos repulsão.

Passo 4

20.2.b. Por que o silício (Si) tem maior afinidade eletrônica que o fósforo §?
  • Si (Silício): AE = -1,39 eV
  • P (Fósforo): AE = -0,747 eV
Explicação:
O silício está no mesmo período que o fósforo, mas no silício, adicionar um elétron completa parcialmente o orbital p, aumentando a estabilidade. Já no fósforo, o orbital p já está meio cheio (metade dos subníveis ocupados), e adicionar um elétron resulta em parcerias de spins, o que causa repulsão adicional e torna a adição menos favorável energeticamente comparado ao silício.

Resposta

A segunda energia de ionização do hélio é maior porque remover o segundo elétron exige superar uma maior atração nuclear. Além disso, o alumínio tem menor afinidade eletrônica que o sódio devido à maior repulsão interna ao adicionar um elétron, e o silício possui maior afinidade eletrônica que o fósforo porque a adição de um elétron no silício resulta em maior estabilidade comparado ao fósforo.

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