O átomos e fons Na, Mg^+, Al^2+ e Si^3+ tem uma característica em comum, que característica é essa. E para qual destes a carga nuclear efetiva que atua sobre o elétron mais extemo será a menor? Justifique.

Passo 1

O enunciado dá os átomos e íons Na, Mg^+, Al^2+ e Si^3+ e pede: (i) qual característica eles têm em comum e (ii) para qual deles a carga nuclear efetiva que age sobre o elétron mais externo é a menor. Vamos usar o conceito de série isoeletrônica e a definição de carga nuclear efetiva Zrm eff=Z-S, onde Z é a carga nuclear e S a constante de blindagem (shielding).

Passo 2

Calculemos o número de elétrons em cada espécie:
Na tem Z=11 e, sendo neutro, 11 elétrons.
Mg^+ tem Z=12 e perdeu 1 elétron to 11 elétrons.
Al^2+ tem Z=13 e perdeu 2 elétrons to 11 elétrons.
Si^3+ tem Z=14 e perdeu 3 elétrons to 11 elétrons.
Em todos os casos há 11 elétrons e, portanto, configuração eletrônica
1s^2,2s^2,2p^6,3s^1
Isso significa que todos são isoeletrônicos entre si.

Passo 3

Para um elétron na camada 3s podemos usar aproximadamente as Regras de Slater para obter a blindagem S. Nesse caso só há elétrons nos níveis n=1 e n=2 que blindam totalmente, e não há outros elétrons no próprio 3s além do que estamos analisando, daí
S = 1,00times 2(1s) ;+;0,85times 8(2s,2p) ;=;2 + 6,8 = 8,8
Logo
Zeff = Z - S
Como S é o mesmo para os quatro casos, a variação de Zeff segue a de Z:
Zeff(Na)=11-8,8=2,2, Zeff(Mg^+)=12-8,8=3,2,;dots,; Zeff(Si^3+)=14-8,8=5,2

Passo 4

Concluímos que, entre essas quatro espécies isoeletrônicas, aquela de menor carga nuclear efetiva no elétron mais externo é a de menor número atômico Z, ou seja, Na.

Resposta

Eles são isoeletrônicos (todos têm configuração 1s^2,2s^2,2p^6,3s^1). A carga nuclear efetiva mais baixa no elétron externo ocorre em Na, pois é o que tem menor Z e, com blindagem aproximadamente igual, resulta no menor Zrm eff.

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