Question

Qual elemento possui a maior energia de ionização, o K (Potássio) ou Ca (Cálcio) e justifique sua resposta.

Answer 1

Explicação:Os átomos no estado fundamental possuem a mesma quantidade de prótons (cargas positivas) e de elétrons (cargas negativas), ou seja, são neutros. Mas na formação das ligações iônicas, ocorre a extração de um ou mais elétrons da camada de valência do átomo, que são transferidos para outro átomo, resultando na formação de íons. O átomo que perdeu os elétrons transforma-se em um cátion (espécie carregada positivamente).

Para “arrancar” esses elétrons do átomo isolado ou de um íon, é necessário aplicar uma determinada quantidade de energia, que é chamada de energia de ionização (porque houve a formação de íons) ou potencial de ionização. Assim, podemos fazer a seguinte definição:

“Energia de ionização ou potencial de ionização é a energia aplicada para retirar um elétron do átomo (ou do íon) isolado no estado gasoso.”

X(g) → X+(g) + e-               I = E(X+) - E(X)

Os valores das energias de ionização podem ser expressos em eletrovolts (eV), mas de acordo com o SI (Sistema Internacional de Unidades), eles devem ser expressos em kJ/mol.

Quando se retira o primeiro elétron de um átomo neutro, há a primeira energia de ionização (I1). Já a energia necessária para retirar o segundo elétron desse cátion que foi formado é chamada de segunda energia de ionização (I2) e assim por diante. A primeira energia de ionização é sempre menor que a segunda energia de ionização e assim sucessivamente. Isso acontece porque, no primeiro caso, o elétron está na camada mais externa ao núcleo e, como está mais longe dos prótons, a atração entre eles é menor, sendo mais fácil retirar o elétron.

Por exemplo, consideremos um átomo de cobre (Cu(g)) que possui quatro níveis de energia no estado fundamental e um elétron no subnível mais externo (4s1):

29Cu +785 kJ/mol → 29Cu+ + e-

29Cu + 1955 kJ/mol → 29Cu2+ + e-

Veja que a segunda energia de ionização foi maior do que a primeira. Isso nos mostra que a energia de ionização é uma propriedade periódica, que varia conforme o número atômico dos átomos dos elementos da Tabela Periódica. Podemos notar também que essa propriedade segue um padrão de variação relacionado com o do raio atômico, pois depende da distância que os elétrons estão do núcleo, ou seja, quanto maior o raio atômico, menor a energia de ionização e vice-versa.

Isso quer dizer que os valores das energias de ionização dos elementos crescem no sentido oposto ao crescimento do raio atômico, ou seja, aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita. Os valores das energias de ionização são medidos experimentalmente e podemos comparar esses valores para confirmarmos esse padrão de variação mencionado:

Representações dos valores da primeira energia de ionização de alguns átomos