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¿Por qué el aluminio tiene una energía de ionización del primer nivel más baja que el magnesio?

Solía usar la explicación de que los orbitales $s$ penetran mejor que los orbitales $p$, sin embargo, ¿podría ser que la explicación sea que el $3s$ está protegiendo al $3p$ en el aluminio?

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Matthew Jaskula Puntos 686

La forma más sencilla de explicarlo es que $\ce{Al}$ tiene un electrón no emparejado en su orbital de más alta energía ($\mathrm{3p}$), y en el caso de $\ce{Mg}$ en su orbital de más alta energía ($\mathrm{3s}$) los electrones están emparejados. Es más favorable en términos energéticos que todos los electrones en un orbital estén emparejados, lo que significa que romper este par requeriría más energía.

Así es como se ven sus emparejamientos orbitales: descripcion de la imagen

y si observas la tendencia general, verás que esto ocurre siempre que todos los electrones de valencia estén emparejados: descripcion de la imagen


Fuentes: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch7/ie_ea.html http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_pair

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Los electrones se repelen entre sí, por lo que emparejarlos aumenta la energía potencial. Ten en cuenta que el oxígeno es más bajo que el nitrógeno por esta razón.

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He editado mi respuesta para reflejar esa discrepancia. En los casos en los que todo el nivel orbital tiene electrones de un solo spin, agregar un electrón solitario de spin opuesto es desfavorable debido a la repulsión.

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Tenga en cuenta que en el gráfico de tendencias que publiqué, los gases nobles tienen las energías de ionización de primer nivel más altas. Esto se debe a que todos sus electrones de valencia están emparejados, y es desfavorable energéticamente desemparejarlos.

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Chris Stratton Puntos 1086

¿Podría ser la explicación que el 3s esté protegiendo el 3p en aluminio?

Sí, se podría decir eso para los orbitales 2p, 3p y 4p; se vuelve más confuso para los orbitales 5p y 6p. También se puede decir que un orbital p medio lleno (3 electrones) protege al núcleo contra el cuarto electrón.

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boiledwater Puntos 101

La eliminación de un electrón perturbará la subcáscara 3s llena y estable del magnesio. Además, el electrón de 3p del aluminio está más lejos del núcleo en comparación con los electrones de 3s del magnesio

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