Ano 2021#afinidade eletrônica#energia de ionização#estrutura eletrônica#tabela periódica#ânions#subshell d#fase2#discursiva

Sobre o tema

A afinidade eletrônica e a energia de ionização são propriedades periódicas fundamentais para entender a formação de íons e compostos iônicos. A afinidade eletrônica mede a variação de energia quando um átomo isolado no estado gasoso ganha um elétron, enquanto a energia de ionização quantifica a energia necessária para remover um elétron. Essas propriedades variam sistematicamente na tabela periódica, mas apresentam exceções importantes devido a configurações eletrônicas estáveis (como subníveis preenchidos ou semipreenchidos). Compreender essas tendências é crucial para prever a reatividade e a estabilidade de espécies como O²⁻, comparar comportamentos entre elementos do mesmo grupo ou período, e explicar por que certos íons são mais comuns em compostos.

Tópicos relacionados

  • Afinidade eletrônica e estabilidade de ânions
  • Energia de ionização e configuração eletrônica
  • Exceções nas tendências periódicas
  • Comparação entre elementos do mesmo período
  • Efeito da blindagem e carga nuclear efetiva

Enunciado

Responda às seguintes questões:

a) Sabe-se que a primeira afinidade eletrônica do oxigênio é exotérmica (-141 kJ·mol⁻¹) e a segunda é altamente endotérmica (+798 kJ·mol⁻¹). Justifique a razão pela qual a maioria dos compostos iônicos contendo oxigênio são encontrados na forma do ânion O²⁻.

b) A primeira energia de ionização para o oxigênio (1313,9 kJ·mol⁻¹) é menor do que a primeira energia de ionização para o nitrogênio (1402,3 kJ·mol⁻¹), enquanto um comportamento oposto é observado para a segunda energia de ionização para oxigênio (3388,3 kJ·mol⁻¹) e nitrogênio (2856 kJ·mol⁻¹). Justifique esse comportamento.

c) A primeira energia de ionização para o sódio (495,8 kJ·mol⁻¹) é consideravelmente maior que a do potássio (418,8 kJ·mol⁻¹). Um comportamento semelhante pode ser observado para o magnésio (737,7 kJ·mol⁻¹) e para o cálcio (589,8 kJ·mol⁻¹). No entanto, essa tendência não é observada para os elementos alumínio (577,5 kJ·mol⁻¹) e gálio (578,8 kJ·mol⁻¹). Justifique esses comportamentos.

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Perguntas frequentes

Por que a segunda afinidade eletrônica é geralmente endotérmica?

Após ganhar um elétron, o ânion formado tem carga negativa. Adicionar outro elétron requer energia para vencer a repulsão eletrostática entre o elétron e o ânion, tornando o processo endotérmico.

O que explica a maior energia de ionização do nitrogênio em relação ao oxigênio?

O nitrogênio tem o subnível 2p semipreenchido (3 elétrons), o que confere estabilidade extra. Remover um elétron dessa configuração requer mais energia do que remover do oxigênio, que tem um par de elétrons num orbital 2p.

Por que a energia de ionização do gálio é semelhante à do alumínio, apesar de estar abaixo na tabela?

Espera-se que a energia de ionização diminua ao descer um grupo, mas o gálio tem elétrons 3d e 4p, com menor blindagem dos elétrons d, aumentando a carga nuclear efetiva e elevando a energia de ionização para próximo do alumínio.

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