Tendências da energia de ionização

RKA5GM - Neste vídeo, vamos falar sobre algo que você já deve ter ouvido falar: o que é o íon? Inicialmente, vamos falar sobre o que é um íon, e depois vamos falar sobre as tendências de dificuldade na tabela periódica para algo se tornar o íon, mais especificamente, um íon positivo. O íon é um átomo, ou também uma molécula que possui carga e, nesse caso, só vai possuir carga se o número de elétrons for diferente do número de prótons. Mas e os nêutrons? Apesar dos nêutrons fazerem parte da constituição de um átomo, eles são neutros, ou seja, não possuem carga, apenas os prótons e elétrons têm carga. Então, por esse motivo, um átomo só vai possuir carga se o número de elétrons e prótons forem diferentes. Lembre-se que uma molécula é átomos interligados, então, a regra se aplica a ela também. Se o número de elétrons for menor que o número de prótons teremos um íon positivo, agora, se o número de elétrons for maior que o número de prótons, teremos um íon negativo, isso porque os prótons são carregados positivamente e os elétrons, negativamente. Por exemplo, se tivermos um hidrogênio em seu estado natural com 1 próton e 1 elétron e se, por algum motivo, retirássemos esse elétron, o hidrogênio passaria a ter uma carga positiva. Tecnicamente, seria um dos isótopos mais comuns, seria apenas um próton por si só. Quando falamos sobre o íon positivo como esse em que tem menos elétrons que prótons, damos o nome de "cátions". Cátion é uma outra palavra para um íon positivo, no entanto, também podemos ter os íons negativos, por exemplo, o flúor, que ao ganhar o elétron, passa a ter uma carga negativa. Os íons negativos também são chamados de "ânions", e uma forma de você nunca mais esquecer o que é um ânion, é só lembrar que, geralmente, a letra "a" no início de uma palavra significa o oposto ou a negação a algo, então, se estamos pensando dessa forma, é só lembrar que estamos negando o íon, ou seja, temos um íon negativo. Aproveitando esse gancho, vamos falar sobre a dificuldade em ionizar diferentes elementos da tabela periódica, mas, particularmente, na dificuldade em transformá-los em cátions. Para a gente pensar nessa ideias, vamos ver algo chamado de "energia de ionização". A energia de ionização é a energia necessária para remover 1 elétron de um átomo. Por esse motivo, seria até melhor chamar de "energia de cationização", já que é a energia necessária para arrancar 1 elétron de um átomo e torná-lo positivo. Então, já sabendo sobre isso, vamos olhar as tendências da tabela periódica. Como já conhecemos os diferentes grupos da tabela periódica, vamos nos focar aqui no primeiro grupo. Eu já falei que o hidrogênio é um caso especial do grupo 1, não foi? Então vamos olhar abaixo do hidrogênio, ou seja, vamos nos focar aqui nos metais alcalinos. Já falei com você em um vídeo anterior que os metais alcalinos tendem a perder 1 elétron, já que, se eles perderem 1 elétron, vão ficar com a configuração eletrônica de um gás nobre. Se o lítio perder 1 elétron, ele terá configuração de um hélio em sua última camada, que possui 2 elétrons de valência. A gente já comentou sobre a regra do octeto, certo? Mas, se estamos falando a respeito do lítio e do hélio, eles ficam bem contentes e satisfeitos com apenas 2 elétrons, pois você irá pôr 2 elétrons na primeira camada. Agora, todo o resto, tipo sódio, potássio, e daí em diante, se a gente tirar 1 elétron deles, a última camada vai ficar com uma configuração eletrônica igual à de um gás nobre. Se a gente retira 1 elétron do sódio, ele vai ficar com a última camada com 8 elétrons, com uma configuração eletrônica igual à do néon. Se removermos 1 elétron do lítio, teremos uma configuração igual à do hélio, com 2 elétrons em sua última camada. Ok, depois de falar isso, você deve imaginar que a energia de ionização para remover 1 elétron dos metais alcalinos é muito baixa, não é? Bem, quando eu digo baixa, eu quero dizer baixa energia de ionização, mas, o que acontece quando olhamos aqui do lado direito da tabela periódica? Então, vamos olhar aqui do lado direito, mais especificamente para os gases nobres. Já falamos aqui que os gases nobres são bem estáveis, certo? Eles não querem que sua configuração eletrônica mude, então, por isso, seria muito difícil fazer com que o néon perdesse um dos seus elétrons, já que ele já segue a regra do octeto. Assim como também seria muito difícil o hélio perder um dos seus elétrons, já que ele já possui a primeira camada completa. Por esse motivo, eles possuem alta energia de ionização. Lembre-se: baixa energia significa que é fácil remover os elétrons ou um dos elétrons, e aqui, nós temos justamente o contrário, nós temos uma alta energia de ionização, então a gente pode criar uma generalização aqui. Com exceção desse hidrogênio, a tendência geral na tabela periódica é que a energia de ionização aumente quando você vai da esquerda para direita, ok? Mas e a tendência vertical? O que acontece quando a gente vai para baixo em um grupo na tabela periódica? Vamos olhar os metais alcalinos aqui novamente. Se a gente olhar aqui na base, o césio, por exemplo, o elétron está na 6ª camada, mais distante do núcleo do que o elétron do lítio, que está na 2ª camada. Como o elétron do césio está mais distante do núcleo, não vai estar tão fortemente ligado ao núcleo quanto o elétron do lítio, logo, vai ser mais fácil removê-lo. Então, o césio possui uma energia de ionização mais baixa que o lítio. A regra é a mesma para os gases nobres: os elétrons do xenônio que, mesmo tendo 8 elétrons de valência, estão mais afastados do núcleo do que os elétrons do néon ou os do hélio. Então, mesmo que a energia para remover um dos elétrons do xenônio seja alta, ainda é menor que a energia de ionização do néon ou do hélio. Novamente chegamos a uma tendência. Se você desce na tabela periódica, os átomos terão uma energia de ionização menor, então, podemos dizer que a tendência geral é essa aqui: se você sair da esquerda inferior e for para a direita superior, a energia de ionização vai aumentando, então, para esses elementos aqui, é mais fácil retirar 1 elétron do que para esses elementos aqui. Nós podemos ver essa tendência de energia de ionização em medidas como as apresentadas aqui neste gráfico. Eu gosto muito deste gráfico porque mostra de onde a tabela periódica vem e também faz as pessoas pensarem: "olha que legal, parece que existe um padrão aqui, não é?" Então, neste gráfico, temos aqui nesse eixo, a energia de ionização em elétron-volts (eV), que é uma unidade de energia, mas também poderemos converter esses valores para joule, ok? Aqui no outro eixo, nós temos o número atômico, e ele vai crescendo, começando com o hidrogênio, depois indo para o hélio e assim sucessivamente. Vamos ver o que está acontecendo aqui. Quando a gente observa o hidrogênio, que é bem estável, vai ser difícil remover 1 elétron. Aqui para o lítio, que é o metal alcalino, caso a gente remova 1 elétron, ele vai se tornar instável, no entanto, vai ser mais fácil remover esse elétron, então, é preciso pouca energia para fazer isso. Indo para a direita na tabela periódica dos metais alcalinos para os gases nobres, podemos observar que a energia de ionização aumenta, no entanto, podemos observar que existe algo aqui fora do padrão, não é? Mas por que isso ocorre? A gente viu uma tendência geral que vai dos metais alcalinos para os gases nobres, certo? Então, você vai me falar: "olha, você tinha vindo daqui para cá, que é a mesma distância daqui até aqui, certo?" Mas agora temos distâncias maiores aqui, então o que está acontecendo? Isso ocorre devido aos elementos do bloco "d". Quando chegamos ao bloco "d", no 4º período, acrescentamos os elementos do bloco "d". Temos aqui elementos do bloco "d", e aqui também elementos do bloco "d", e aqui temos elementos do bloco "f" e também do bloco "d", então podemos dizer que a tendência geral é que os metais alcalinos têm baixa energia de ionização, os gases nobres têm alta energia de ionização, e, quando os átomos ficam cada vez maiores, a energia de ionização diminui. Ainda tem algo aqui com radônio que, mesmo sendo um lugar nobre, os seus elétrons estão mais afastados do núcleo, ou mais distantes do núcleo, logo, sua energia de ionização é, na verdade, menor que a do hidrogênio. Bem, a gente vai ver a continuação disso no próximo vídeo, e eu espero que você tenha gostado desta aula!