Energia de ionização: tendência periódica

RKA8JV - Neste vídeo, a gente vai olhar as tendências periódicas da energia de ionização. Bom, neste período que eu tenho aqui, conforme a gente vai do lítio até neônio, ou seja, se a gente vai nesta direção aqui, a gente consegue ver uma tendência geral no aumento da nossa energia de ionização. O lítio, por exemplo, a energia de ionização dele é 520 kJ/mol. Assim como o berílio vai ser 900 kJ/mol. Aqui eu tenho todos os valores deste meu período. Mais uma vez, no geral, a gente aumenta a energia de ionização indo em direção ao neônio, portanto, se a gente segue este período, a gente aumenta a nossa carga efetiva do núcleo. Então, se eu marcar aqui do lado, vamos pegar um pouquinho mais de espaço aqui, eu vou aumentar a minha carga efetiva do núcleo, que eu vou chamar de "Zef". Bom, a fórmula da nossa carga efetiva vai ser, eu tenho Zef, a minha fórmula da carga efetiva, vai ser igual ao meu número de prótons, que eu chamo de "Z", menos a média dos meus elétrons que estão blindando os nossos elétrons que estão mais distantes, que eu vou chamar de "S". Então, eu tenho "Z" menos "S". Bom, vamos examinar isto com mais detalhes. A gente vai usar o exemplo do lítio e do berílio. Bom, o número atômico do lítio é 3, certo? Então, eu tenho mais 3 no meu núcleo. Aqui eu vou marcar +3. Bom, agora eu tenho que pensar na configuração eletrônica do lítio. A gente já sabe que a configuração eletrônica do lítio vai ser um 1s²2s¹. Eu tenho aqui os meus 3 elétrons dentro desta minha configuração. Bom, voltando para o nosso diagrama, a gente vai ter dois elétrons no 1s, então, eu tenho 1 elétron aqui e outro elétron aqui, e no meu orbital 2s eu tenho 1 elétron, então, eu também vou marcar este 1 elétron aqui embaixo. Bom, agora a gente vai dar uma olhadinha no berílio. O berílio vai ter 1 próton a mais do que o lítio, certo? Eu tenho aqui 1 próton a mais. Então, no núcleo, eu tenho mais 4, então +4. Bom, lembrando a configuração eletrônica do berílio, eu tenho 1s²2s². Agora que a gente já colocou a nossa configuração eletrônica, eu vou fazer a mesma coisa que antes, eu vou colocar ali, no meu desenho, os meus elétrons. Então, eu tenho aqui, 2 elétrons neste orbital e eu tenho mais 2 elétrons neste orbital aqui, então, eu tenho 1 elétron aqui, eu vou marcar um outro elétron aqui. Agora que a gente fez isso, a gente pode calcular a carga efetiva do núcleo para estes dois exemplos. Eu vou começar com o lítio. O lítio tem uma carga de +3, certo? Eu vou fazer aqui em uma cor diferente. O lítio tem uma carga de +3, então, +3. Bom, agora eu tenho que descobrir qual é o nosso "S" da fórmula. Neste caso, eu tenho 2 elétrons principais que estão blindando este meu elétron que está mais distante, então, como eu tenho 2 elétrons aqui eu tenho que fazer +3 - 2 elétrons, e eu tenho uma carga efetiva aqui de +1. Bom, agora o "S" da nossa fórmula. Neste caso, eu tenho 2 elétrons principais que estão blindando este meu elétron que está mais distante, ele vai estar mais distante desta carga de +3 que a gente tem no núcleo. Por exemplo, este elétron aqui vai repelir este meu elétron aqui um pouco, este meu elétron aqui vai repelir este meu elétron também um pouco. Estes 2 elétrons principais que vão repelir este meu elétron mais distante têm um efeito de escudo, eles protegem os elétrons que estão mais afastados da minha carga positiva. Então, como eu tenho 2 elétrons neste escudo, para a gente fazer um cálculo bem rapidinho da nossa carga efetiva, eu tenho aqui, +3 - 2, que são os meus -2 elétrons, e eu tenho uma carga efetiva aqui de +1. Bom, resumindo, é como se este elétron, que eu vou fazer aqui, como se este elétron aqui, ele não vai sentir uma carga de +3, ele vai sentir uma carga de +1. Sendo assim, a gente tem uma força de atração entre o elétron que está mais distante do meu núcleo. O meu valor efetivo, meu "Z" efetivo, se a gente fizer um cálculo real disso, é de +1,3. Mas este cálculo simples que a gente fez, a gente já tem um valor bem aproximado. Bom, agora a gente vai fazer o exemplo do berílio. Se a gente calcular o nosso "Z" efetivo, a nossa carga efetiva, a gente tem aqui então +4. Agora, a gente tem que pensar no "S", que é o número de elétrons que estão blindando o meu elétron mais distante. Bom, neste caso, o berílio também vai ter 2 elétrons que estão repelindo este meu elétron mais distante. Então, este caso aqui. Se a gente fizer o nosso cálculo simples a partir disto, eu tenho mais +4 - 2, o que me deixa com uma carga final de +2. Na realidade, se a gente fizer um cálculo detalhado, a carga efetiva do berílio neste orbital vai ser de aproximadamente 1,9. Isso porque o berílio tem este outro elétron aqui que acaba meio que forçando uma repulsão também, ele acaba repelindo um pouco e isso acaba diminuindo a nossa carga efetiva. O elétron mais distante, resumindo novamente, o elétron mais distante do berílio sente uma carga de +2, que significa que ele vai ser puxado para perto do núcleo, ou seja, a gente vai ter uma força de atração maior neste elétron do berílio do que no caso do lítio. Por causa disso, o átomo de berílio é menor, certo? O orbital 2s vai ser menor, e por conta disso, o nosso átomo também fica menor. Bom, olhando novamente para este nosso elétron mais distante do berílio, ele vai estar mais próximo do núcleo do que o elétron do lítio, certo? Ele sente uma força de atração maior e, consequentemente, ele precisa de mais energia para a gente afastar este elétron do átomo neutro de berílio. É por isso que a gente tem uma energia de ionização maior, isso tem a ver com a carga efetiva do núcleo. Até agora a gente comparou o lítio e o berílio. A gente falou que a energia de ionização aumenta devido ao aumento da nossa carga efetiva do núcleo do berílio, certo? Mas se a gente for aqui, do berílio para o boro, perceba que a gente tem uma diminuição na energia de ionização. Para a gente entender por que isso acontece, eu vou eu vou fazer o exemplo do boro, e a gente vai fazer a configuração eletrônica do boro. Vamos ver se a gente consegue explicar isso só com a configuração eletrônica. Então, eu tenho o boro. O boro tem 5 elétrons. A configuração eletrônica dele é 1s²2s²2p¹. O 5º elétron do boro vai estar no orbital 2p. Esse orbital é maior em energia quando a gente compara com o 2s. Bom, isso quer dizer que este elétron, no orbital 2p, vai estar mais longe do núcleo que do orbital 2s. Eu vou desenhar isso para que fique um pouquinho mais claro. Finjam que aqui eu tenho o meu orbital, e este é o meu orbital 2s, eu tenho aqui, 1 elétron, aqui eu tenho outro elétron. Este é o meu orbital 2s. Eu ainda tenho o meu elétron no orbital "p", que eu desenhei aqui embaixo. Bom, estes 2 elétrons do meu orbital "s" vão repelir este meu elétron que eu tenho no orbital "p". Quando isso acontece, a gente vai ter um escudo extra neste elétron. Mesmo a gente sabendo que tem +5 no nosso núcleo, o fato destes 2 elétrons colocarem um escudo a mais significa que é mais fácil a gente afastar este elétron. E esse é o motivo desse decréscimo na nossa energia de ionização. Bom, agora indo do boro para o carbono, eu tenho um valor que aumentou, agora, indo para o nitrogênio aumentou novamente meu valor da energia de ionização. Mas, quando eu chego aqui no oxigênio, perceba que o meu valor diminui novamente, ele sai de 1.402 para 1.314. De novo, a gente vai tentar explicar isso com as configurações eletrônicas. Bom, eu vou fazer a configuração eletrônica do nitrogênio e do oxigênio. Então, eu tenho aqui, o nitrogênio, a configuração do nitrogênio é 1s²2s²2p³. Contando aqui, eu tenho 3, 5, 7 elétrons, certo? Agora eu tenho o oxigênio, que vai ter 1 elétron a mais, então eu tenho 1s²2s²2p⁴. Bom, agora eu vou desenhar o diagrama dos meus orbitais. Então, aqui eu tenho um orbital 2s e aqui eu tenho o meu orbital "p". Preenchendo com os elétrons, eu tenho aqui, 1 elétron, 2, e aqui eu tenho os meus outros elétrons, certo? Bom, eu vou fazer a mesma coisa para o oxigênio. Eu tenho aqui meu orbital 2s e eu tenho o meu orbital "p". Eu tenho o mesmo caso aqui, meus 2 elétrons aqui, e eu tenho 1, 2, bom, mas eu tenho 1 elétron a mais, certo? Agora, perceba o que acontece quando eu coloco 1 elétron a mais aqui, eu vou desenhar este novamente. Eu tenho aqui o meu elétron a mais. Perceba o que acontece. Quando eu coloco 1 elétron onde já tem 1 elétron, ou seja, eu vou repelir esse elétron que eu adicionei, eu vou repetir esse elétron que eu adicionei com o elétron que eu já tinha ali anteriormente, o que significa que é mais fácil a gente remover um desses elétrons. Como os elétrons têm cargas iguais, eles vão se repelir. É por isso que eu diminuo um pouco a minha energia de ionização aqui, é mais fácil a gente remover 1 elétron do oxigênio do que 1 elétron do nitrogênio, devido a essa repulsão no orbital 2p. Bom, depois disso, a tendência continua. Eu tenho aqui, do oxigênio para o flúor, eu aumentei novamente, e quando eu chego no neônio, eu aumentei até 2.081 kJ/mol.