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SUMÁRIO:
Interações eletrostáticas no átomo.
Energia de remoção eletrónica.
Resolução de exercícios e problemas para
consolidação dos conteúdos lecionados.
ENERGIA DE REMOÇÃO ELETRÓNICA
A energia dos eletrões nos átomos inclui o efeito das atrações
entre os eletrões e o núcleo, por as suas cargas serem de sinais
contrários, e das repulsões entre os eletrões, por as suas
cargas serem do mesmo sinal.
Para se conhecer a energia de cada eletrão num átomo recorre-se à
espetroscopia fotoeletrónica.
Esquema representativo da técnica de
espetroscopia fotoeletrónica.
VALORES DAS ENERGIAS DE REMOÇÃO ELETRÓNICA PARA
UM ÁTOMO POLIELETRÓNICO
ESPETRO FOTOELETRÓNICO
A altura de cada pico é proporcional ao
número de eletrões em cada nível ou
subnível de energia.
A posição de cada pico indica o
valor da energia de remoção dos
eletrões.
O espetro fotoeletrónico evidencia dois
picos (dois valores diferentes de energia
de remoção), logo os eletrões do lítio, no
estado fundamental distribuem-se por
dois níveis de energia.
Como a altura do pico corresponde ao
número relativo de eletrões em cada nível
de energia é também possível concluir
que o primeiro nível de energia comporta
mais eletrões que o nível de energia
seguinte.
O espetro fotoeletrónico para o átomo de berílio também
evidencia dois valores diferentes de energia de remoção,
logo os 4 eletrões do berílio, no estado fundamental
deverão distribuir-se por dois níveis de energia.
Como os dois picos têm uma altura semelhante, o
número de eletrões em cada nível deve ser igual.
TABELA II – DADOS DE ESPETROSCOPIA FOTOELETRÓNICA PARA OS ELEMENTOS QUÍMICOS
DE NÚMERO ATÓMICO 1 ATÉ 12, EM MJ mol–1.
Os valores de energias de remoção eletrónicas, obtidos por
espetroscopia fotoeletrónica, permitem concluir que átomos de
elementos diferentes têm valores diferentes da energia dos
eletrões.
TABELA II – DADOS DE ESPETROSCOPIA FOTOELETRÓNICA PARA OS ELEMENTOS QUÍMICOS
DE NÚMERO ATÓMICO 1 ATÉ 12, EM MJ mol–1.
Do carbono ao néon, o aumento do número de eletrões está de
acordo com o aumento da altura do terceiro pico do carbono para o
néon, ou seja, cada eletrão que é adicionado vai ocupar o último
subnível de energia.
Os 11 eletrões do átomo de sódio distribuem se por 3 níveis de
energia, com o segundo nível desdobrado em 2 subníveis. O 11º
eletrão ocupa um novo nível de energia superior.
As alturas dos picos correspondentes aos subníveis do segundo
nível de energia são diferentes. O segundo subnível de energia
comporta três vezes mais eletrões que o subnível de energia
anterior, ou seja, seis eletrões.
Exercício resolvido
Átomos de carbono, com seis eletrões, foram bombardeados
com radiações de energia igual a 3,53 x 1017 J em ensaios de
espetroscopia fotoeletrónica. A figura seguinte mostra o espetro
fotoeletrónico obtido para o átomo de carbono.
1. Por quantos níveis e subníveis se encontram distribuídos os
eletrões do átomo de carbono?
2. Que pico, A, B ou C, do espetro fotoeletrónico é representativo
da energia de remoção do eletrão mais interno?
3. O que se pode concluir da análise da altura dos picos no
espetro fotoeletrónico do carbono?
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Proposta de resolução
1. O átomo de carbono apresenta três valores de energias de
remoção eletrónica (três picos), com dois valores mais próximos,
o que significa que os eletrões do átomo de carbono estão
distribuídos por dois níveis de energia estando o segundo nível de
energia desdobrado em dois subníveis.
2. A, pois quanto maior é a energia de remoção, menor é a
energia do eletrão no átomo, o que indica que ele pertence a um
nível de energia inferior, isto é, mais próximo do núcleo.
3. As alturas dos picos no espetro fotoeletrónico do carbono são
iguais, o que indica que os níveis e subníveis de energia
ocupados no átomo de carbono são preenchidos por igual
número de eletrões.
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Exercício proposto
Observe a figura que mostra o espetro obtido por espetroscopia
fotoeletrónica do boro (Z = 5) sobreposto ao espetro
fotoeletrónico do flúor (Z = 9).
1. Por quantos níveis e
subníveis se encontram
distribuídos os eletrões dos
átomos de boro e de flúor?
2. Por que é que os picos
relativos ao átomo de flúor se
encontram mais à esquerda
relativamente aos picos referentes ao átomo de boro?
3. Explique a existência de um pico no espetro fotoeletrónico do
flúor, que é muito mais alto do que todos os outros?
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Proposta de resolução
1. Tanto o átomo de boro como o átomo de flúor apresentam três
valores de energias de remoção eletrónica (três picos), com dois
valores mais próximos, o que significa que os eletrões dos
respetivos átomos estão distribuídos por dois níveis de energia
estando o segundo nível de energia desdobrado em dois
subníveis.
2. Como o flúor apresenta maior carga nuclear, a intensidade da
força atrativa exercida pelo núcleo é maior, logo maior serão os
valores de energia de remoção do eletrão para os mesmos
subníveis.
3. A altura do pico corresponde ao número relativo de eletrões em
cada nível de energia ou subnível de energia. Assim um pico mais
alto corresponde a um maior número de eletrões nesse subnível
de energia.
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