(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.
I1 /(k J cdot m o l^-1) I2 /(k J cdot m o l^-1)
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 ( I1) do fósforo e do enxofre. A I1 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 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3 e do enxofre (S) é 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4. 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 ( I2). A I2 do fósforo é 1903 kJ/mol e a do enxofre é 2251 kJ/mol. Vemos que a I2 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 3p^2, enquanto o enxofre fica com 3p^3. No enxofre, os elétrons remanescentes estão meio que “completando” o orbital 3p, 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 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5. Quando removemos o primeiro elétron, o cloro fica com 3p^4, 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 3p 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 3p^4 para 3p^3, 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 3p^5, 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 ( 3p^4 para ambos), tornando a remoção do segundo elétron com exigências de energia similares.

Exercícios relacionados