(c ) A primeira e a segunda energias de ionização do fósforo, enxofre e cloro são dadas na tabela abaixo. Explique por que as primeiras energias de ionização do fósforo e do enxofre são aproximadamente iguais, ao passo que a segunda energia de ionização do enxofre é muito maior do que a do fósforo.
(d) Explique por que a primeira energia de ionização do cloro é muito maior do que a do enxofre, enquanto suas segundas energias de ionização são quase iguais.
(d) Explique por que a primeira energia de ionização do cloro é muito maior do que a do enxofre, enquanto suas segundas energias de ionização são quase iguais.
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P | 1011 | 1903 |
S | 1000 | 2251 |
Cl | 1255 | 2296 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me passou um exercício sobre energias de ionização do fósforo §, enxofre (S) e cloro (Cl). A energia de ionização é a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo na fase gasosa. Vamos precisar entender um pouco sobre a estrutura eletrônica desses elementos para resolver as questões © e (d).
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a primeira energia de ionização (
) do fósforo e do enxofre. A
do fósforo é 1011 kJ/mol e a do enxofre é 1000 kJ/mol. Esses valores são bem próximos, então precisamos entender por quê eles são aproximadamente iguais.
Passo 3
A estrutura eletrônica do fósforo § é
e do enxofre (S) é
. Ambos estão no período 3 da tabela periódica. Para ambos, remover o primeiro elétron valente (dos orbital 3p) requer uma quantidade de energia similar, porque estão adicionando elétrons ao mesmo nível energético.
Passo 4
Agora, vamos para a segunda energia de ionização (
). A
do fósforo é 1903 kJ/mol e a do enxofre é 2251 kJ/mol. Vemos que a
do enxofre é significativamente maior que a do fósforo. Por que isso acontece?
Passo 5
Após remover o primeiro elétron, o fósforo fica com uma configuração
, enquanto o enxofre fica com
. No enxofre, os elétrons remanescentes estão meio que “completando” o orbital
, aumentando a estabilidade. Por isso, remover o próximo elétron do enxofre requer mais energia, pois estamos quebrando essa estabilidade adicional.
Passo 6
Passando para a questão (d), observamos que a primeira energia de ionização do cloro (Cl) é 1255 kJ/mol, bem maior que a do enxofre (S) que é 1000 kJ/mol. No entanto, suas segundas energias de ionização são praticamente iguais (2251 kJ/mol para S e 2296 kJ/mol para Cl).
Passo 7
A estrutura eletrônica do cloro é
. Quando removemos o primeiro elétron, o cloro fica com
, que é mais estável devido à maior atração nuclear exercida pelos prótons adicionais no núcleo. Isso faz com que a primeira energia de ionização do cloro seja maior, pois é mais difícil remover um elétron de uma configuração mais estável.
Resposta
© As primeiras energias de ionização do fósforo e do enxofre são aproximadamente iguais porque ambos removem elétrons de orbitais
semelhantes, com configurações eletrônicas que não apresentam grande diferença na estabilidade. Entretanto, a segunda energia de ionização do enxofre é muito maior que a do fósforo porque, ao remover um segundo elétron, o enxofre passa de uma configuração estável
para
, exigindo mais energia para quebrar essa estabilidade adicional.
(d) A primeira energia de ionização do cloro é muito maior que a do enxofre porque, no cloro, o primeiro elétron removido vem de uma configuração eletrônica mais estável
, que é mais fortemente atraída pelo núcleo devido ao maior número de prótons. Já suas segundas energias de ionização são quase iguais porque, após a remoção do primeiro elétron, tanto o enxofre quanto o cloro têm configurações semelhantes (
para ambos), tornando a remoção do segundo elétron com exigências de energia similares.