Ejercicio Bloc II - Pregunta 2 · Fonaments de Química I i II UAB 2010

a. Energia per mol de fotons de la radiació de 200 nm

Solución: $598{,}1\text{ kJ/mol}$

a. Quins ions es podran formar com a conseqüència d'aquesta radiació per absorció d'un sol fotó per procés?

Solución: Na+, Al+ / Na+ i Al+

b. Per quina raó el sodi presenta una diferència entre la segona i la primera energia d'ionització (I2 - I1) extraordinàriament superior a la de la resta d'elements?

Solución: El sodi té configuració de valència [Ne]3s¹. La primera ionització extreu l'electró del nivell extern 3s, donant l'espècie isoelectrònica amb el neó Na⁺ ([Ne]). La segona ionització requereix extreure un electró d'una capa interna completa (2p⁶), molt més propera al nucli i sotmesa a una càrrega nuclear efectiva (Z_ef) molt més intensa, la qual cosa dispara el valor de I2.

c. Justifiqueu per què el valor de I2 de l'alumini és superior al de I2 del silici.

Solución: Configuracions dels ions monovalents: Al⁺ ([Ne]3s²) i Si⁺ ([Ne]3s²3p¹). En l'Al⁺ l'extracció del segon electró requereix trencar una subcapa completa 3s², que aporta estabilitat addicional. En el Si⁺ el segon electró s'extreu del subnivell 3p, d'energia superior i més apantallat que el subnivell 3s. Per tant, és més fàcil arrencar l'electró de Si⁺ que d'Al⁺, fent que I2(Al) > I2(Si).

d. Discutiu i justifiqueu la tendència que segueixen les primeres energies d'ionització (I1) per a la seqüència Si, P i S.

Solución: Del Si (3s²3p²) al P (3s²3p³), I1 augmenta degut a l'increment de la càrrega nuclear efectiva al llarg del període i a què el fòsfor té la subcapa 3p semiplena (3 electrons desaparellats), que li confereix estabilitat extra. Del P al S (3s²3p⁴), I1 disminueix lleugerament perquè en el sofre hi ha un orbital p doblement ocupat; la repulsió electrostàtica interelectrònica entre el parell d'electrons facilita l'expulsió.