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?

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.

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). 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? 1. Por quantos níveis e subníveis se encontram distribuídos os eletrões dos átomos de boro e de flúor?

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.