ITA 2021: Responda às seguintes questões

ITA 2021: 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 se gunda energia de ionização para oxigênio (3388,3 kJ.mol⁻¹) e nitrogênio (2856 kJ.mol–1). Justifique esse comporta mento.

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.

QUESTÃO ANTERIOR:

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):
a) A afinidade eletrônica (A.E.) é a energia envolvida quando um átomo no estado gasoso recebe um elétron. Assim, temos:

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(entrada do 1º elétron)

Existe uma força de repulsão entre o ânion formado na equação I e o segundo elétron que está sendo adicionado. Isso faz com que seja necessária uma absorção de energia para que esse novo elétron entre no ânion:

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(entrada do 2º elétron com absorção de energia)

Porém, a entrada do segundo elétron (gerando o íon bivalente) pode ser estabilizada por meio da atração eletrostática dos íons positivos vizinhos, motivo pelo qual a maioria dos compostos iônicos contendo oxigênio é encontrada na forma de O²⁻.

b) A energia de ionização (E.I.) é a energia necessária para retirar um elétron de um átomo no estado gasoso. Comparando-se a 1ª energia de ionizaçãodo oxigênio com a do nitrogênio, percebe-se que o valor referente ao nitrogênio é maior, devido à maior estabilidade dos três elétrons desemparelhados do seu orbital p:

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Tal configuração faz com que a carga efetiva do núcleo de nitrogênio seja mais suscetível a atrair os elétrons desemparelhados e, consequentemente, a retirada do primeiro elétron é mais difícil, comparando-se com o oxigênio.

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O oxigênio possui um orbital totalmente preenchido, o que desfavorece a estabilidade, sendo que a saída do elétron de spin oposto fica facilitada, em relação ao nitrogênio – o que explica o menor valor de sua 1ª E.I.

Na retirada do segundo elétron (2ª E.I.), tanto o nitrogênio quanto o oxigênio terão seus orbitais com elétrons desemparelhados, porém, neste caso, deve-se levar em consideração o maior valor da carga nuclear efetiva do oxigênio, tornando mais difícil a saída do segundo elétron, com uma maior 2ª E.I. em relação ao nitrogênio.

c) Ao compararmos dois elementos de um mesmo grupo, percebe-se que a carga nuclear efetiva que atua sobre o elétron mais externo é aproximadamente a mesma, uma vez que em um mesmo grupo, o número de prótons aumenta de cima para baixo, e o efeito de blindagem dos elétrons mais internos aumenta proporcionalmente. Assim, o único efeito determinante para que a 1ª E.I. do Na seja maior que a do K é a distância da última camada para o núcleo (o Na é menor que o K); como o elétron mais externo do Na está mais próximo do núcleo, é mais difícil retirá-lo e, assim, a 1ª E.I. do Na é maior que a 1ª E.I. do K. O mesmo raciocínio se dá em relação ao Mg e ao Ca (o Mg é menor que o Ca, portanto terá maior 1ª E.I. que o Ca).

Já em relação ao Al e ao Ga, nota-se que suas 1ª E.I. são semelhantes, pois, muito embora o elétron mais externo do Al esteja mais próximo do núcleo se comparado com o Ga (o Al possui uma camada a menos que o Ga), o efeito de blindagem existente nos elétrons d (no caso, o Ga) é muito menor que o efeito de blindagem dos elétrons s e p e, desta forma, há um sensível aumento da carga nuclear efetiva experimentada pelo elétron externo do Ga, aumentando-se assim o valor da 1ª E.I.

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