Estou me preparando para meu exame final e estou muito confuso sobre a energia de ionização. Um exemplo de pergunta seria:
Entre as espécies $ \ ce {Ne, Na +, Mg ^ 2 + , Ar, K +, $ \ & $ ~ Ca ^ 2 +} $ , qual tem a maior energia de ionização?
Achei que a energia de ionização aumentasse da esquerda para a direita em um período e de baixo para cima em um grupo na tabela periódica, então pensei que $ \ ce {Ne} $ seria aquele com a maior energia de ionização. Mas a resposta certa é $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ . Presumo que isso tenha algo a ver com os elétrons, mas não sei o quê.
Comentários
- Pegue um átomo neutro. Remova um elétron. Isso consumiu um pouco de energia. Agora remova um segundo elétron. Isso consome mais ou menos energia do que remover o primeiro elétron?
- Esses não são ' compostos t.
Resposta
Como a maioria dos enigmas químicos, você precisa simplificar o problema usando algum conhecimento de química.
Primeiro, existem duas configurações de elétrons. $ \ ce {Ne, Na +} $ e $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ todos têm a configuração $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6} $ . $ \ ce {Ar, K +} $ e $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ todos têm a configuração $ {1s ^ 2 2s ^ 22p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6} $ .
Para $ \ ce {Ne, Na +} $ e $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Mg} $ tem o maior número atômico, portanto, desses três, seria mais difícil ionizar $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ .
Para $ \ ce {Ar, K +} $ e $ \ ce { Ca ^ {2 +}} $ , $ \ ce {Ca} $ tem o maior número atômico, portanto, desses três, seria mais difícil ionizar $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ .
Agora é apenas necessário comparar a ionização de $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ para $ \ ce {Ca ^ {2 +}} $ . Como os orbitais $ 2p $ estão mais próximos do núcleo do que os orbitais $ 3p $ , será mais difícil para ionizar $ \ ce {Mg ^ {2 +}} $ do que $ \ ce {Ca ^ {2+}} $ .
Resposta
Axioma 1: A energia de ionização aumenta da esquerda para a direita ao longo um período.
Axioma 2: A energia de ionização diminui de cima para baixo ao longo de um grupo.
Ambos são frequentes ou principalmente correto. No entanto, há mais. Lembre-se de que o elétron que você está extraindo carrega uma carga negativa ( $ \ ce {e -} $ ). Portanto:
Axioma 3: A energia de ionização aumenta dramaticamente para cada carga positiva introduzida.
E também, para estabelecer o conceito de elétrons do núcleo versus valência:
Axioma 4: A primeira energia de ionização de um elétron do núcleo será dramaticamente maior do que um elétron de valência.
Em seu caso, você tem seis átomos para comparar quais todos têm apenas elétrons centrais ( se você contar a camada totalmente povoada dos gases nobres como elétrons centrais, o que não é estritamente correto, mas próximo o suficiente). Portanto, não precisamos considerar o axioma 4. O axioma 3 nos diz que $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ e $ \ ce {Ca ^ 2 +} $ são os únicos competidores para energia de ionização máxima, já que ambos têm a carga mais alta. E comparando os dois de acordo com o axioma 2, chegamos a $ \ ce {Mg ^ 2 +} $ tendo a maior energia de ionização desses átomos.