Exercícios sobre energia de ionização (com gabarito explicado)
A energia de ionização é uma propriedade periódica que indica a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo no estado gasoso. Esse conceito é essencial para compreender a formação de cátions e as tendências da Tabela Periódica.
Confira exercícios com gabarito explicado para revisar definições, variações periódicas e exceções importantes. Resolva as questões e fortaleça sua compreensão sobre o tema.
Questão 1
A energia de ionização (ou potencial de ionização) de um átomo é definida como:
a) A energia total dos elétrons em um átomo no estado fundamental.
b) A energia liberada quando um átomo no estado gasoso recebe um elétron.
c) A energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso.
d) A atração que um átomo exerce sobre os elétrons de uma ligação química.
Resposta: alternativa C.
A energia de ionização (EI) é a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso, formando um cátion gasoso. Quanto maior a energia de ionização, mais difícil é remover o elétron e maior é a estabilidade do átomo.
A alternativa A não corresponde a uma propriedade periódica definida; a B descreve a eletroafinidade; a D descreve a eletronegatividade.
Questão 2
A segunda energia de ionização de um átomo refere-se ao processo de:
a) Remover simultaneamente dois elétrons de um átomo neutro.
b) Remover um elétron de um cátion com carga +1.
c) Adicionar um segundo elétron a um átomo neutro.
d) Remover o elétron mais externo de um átomo neutro.
Resposta: alternativa B.
A primeira energia de ionização (EI₁) remove um elétron do átomo neutro gasoso. A segunda energia de ionização (EI₂) remove um elétron do cátion monopositivo gasoso (íon com carga +1). Como o cátion tem carga positiva maior e menor raio, a EI₂ é sempre maior que a EI₁. As energias de ionização sucessivas aumentam progressivamente.
Questão 3
Na Tabela Periódica, a energia de ionização geralmente:
a) Aumenta da esquerda para a direita em um período e de baixo para cima em uma família.
b) Diminui da esquerda para a direita em um período e de cima para baixo em uma família.
c) É constante ao longo de todo o período.
d) Aumenta da direita para a esquerda em um período e de cima para baixo em uma família.
Resposta: alternativa A.
A energia de ionização aumenta da esquerda para a direita em um período (maior carga nuclear efetiva e menor raio atômico, retendo os elétrons com mais força) e aumenta de baixo para cima em uma família (menor raio atômico, elétrons mais próximos do núcleo). O elemento com maior energia de ionização é o Hélio (He) no topo do grupo dos gases nobres.
Questão 4
A energia de ionização do oxigênio (O) é menor que a do nitrogênio (N), embora o oxigênio esteja mais à direita no mesmo período. Isso ocorre porque:
a) O oxigênio possui maior raio atômico que o nitrogênio.
b) O oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio.
c) O nitrogênio possui subnível 2p semipreenchido (p³), que confere estabilidade extra.
d) O nitrogênio tem menor número atômico.
Resposta: alternativa C.
Esta é uma exceção clássica. O nitrogênio (Z=7) tem configuração eletrônica 1s² 2s² 2p³. Seu subnível 2p está semipreenchido (3 elétrons, um em cada orbital), o que é uma configuração de alta estabilidade (regra de Hund). Remover um elétron dessa configuração estável exige mais energia. O oxigênio (Z=8) tem configuração 2p⁴, com um orbital duplamente ocupado, gerando repulsão elétron-elétron que facilita a remoção de um elétron.
Questão 5
Dentre os elementos abaixo, qual apresenta a maior primeira energia de ionização?
a) Cloro (Cl)
b) Sódio (Na)
c) Alumínio (Al)
d) Magnésio (Mg)
Resposta: alternativa A.
Todos pertencem ao 3º período. A energia de ionização aumenta da esquerda para a direita no período.
Sódio (metal alcalino) tem baixíssima EI;
Magnésio (metal alcalino-terroso) tem EI maior que Na;
Alumínio tem EI ligeiramente menor que Mg (devido ao elétron p de maior energia);
Cloro (halogênio), próximo ao final do período, tem a maior EI entre os listados.
Questão 6
A relação entre energia de ionização e raio atômico é:
a) Diretamente proporcional: maior raio, maior energia de ionização.
b) Proporcional ao quadrado do raio atômico.
c) Independente: não há relação entre as duas propriedades.
d) Inversamente proporcional: menor raio, maior energia de ionização.
Resposta: alternativa D.
A energia de ionização e o raio atômico são inversamente proporcionais. Quanto menor o raio atômico, mais próximo o elétron está do núcleo e maior é a atração nuclear sobre ele, exigindo mais energia para removê-lo. Quanto maior o raio, mais blindado e distante está o elétron, sendo mais fácil removê-lo (menor EI).
Questão 7
O magnésio (Mg, Z=12) apresenta um grande aumento entre sua segunda e terceira energia de ionização. Isso ocorre porque:
a) A terceira energia de ionização é sempre igual à primeira.
b) Após remover dois elétrons, o íon Mg²⁺ adquire configuração de gás nobre (Ne), tornando a remoção do próximo elétron muito mais difícil.
c) O magnésio é um metal alcalino-terroso e todos apresentam esse comportamento.
d) O terceiro elétron é removido de uma camada mais externa.
Resposta: alternativa B.
O magnésio tem configuração eletrônica 1s² 2s² 2p⁶ 3s². A primeira e a segunda ionizações removem os dois elétrons do subnível 3s. Após isso, o íon Mg²⁺ atinge a configuração estável do neônio (1s² 2s² 2p⁶), um gás nobre. Remover um terceiro elétron (EI₃) significa quebrar essa configuração extremamente estável, exigindo uma quantidade muito maior de energia. Esse salto é uma evidência forte da existência de camadas eletrônicas.
Questão 8
Os metais alcalinos (Grupo 1) possuem as menores energias de ionização entre os elementos de cada período. Isso se deve ao fato de:
a) Apresentarem configuração eletrônica de gás nobre.
b) Terem alta densidade e ponto de fusão.
c) Possuírem o maior raio atômico do período e um único elétron na camada de valência, facilmente removível.
d) Serem os elementos mais eletronegativos do período.
Resposta: alternativa C.
Os metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) têm a menor energia de ionização em seus respectivos períodos por duas razões principais:
- Maior raio atômico do período: o elétron de valência está muito afastado do núcleo.
- Configuração ns¹: possuem apenas um elétron na camada de valência. Remover esse único elétron é energeticamente favorável, pois o íon resultante (M⁺) adquire a configuração estável de gás nobre do período anterior.
Veja também: Exercícios sobre eletroafinidade (com gabarito)
ALVES, Gustavo. Exercícios sobre energia de ionização (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicios-sobre-energia-de-ionizacao-com-gabarito-explicado/. Acesso em:
