Com base nas tendências periódicas, escolha (se possível) o maior átomo em cada um dos pares a seguir. Explique sua escolha.
N ou F

Passo 1

O enunciado pede que eu escolha, se possível, o maior átomo entre \mathrm{N} e \mathrm{F} e explique a escolha.
Informações dadas (explícitas ou óbvias do enunciado): os dois símbolos correspondem a dois elementos químicos distintos, \mathrm{N} (nitrogênio) e \mathrm{F} (flúor), que pertencem à mesma linha/periodo da tabela periódica (período 2). Não há outros dados numéricos fornecidos.

Passo 2

Entender o que significa “maior átomo” e qual fator físico controla isso.
  • Por “maior átomo” entendemos que tem maior raio atômico: a distância média entre o núcleo e a “nuvem” eletrônica mais externa.
  • O que controla o raio atômico, de forma simples: a atração do núcleo sobre os elétrons externos, que depende do número de prótons no núcleo (número atômico Z) e do quanto os outros elétrons o “blindam” (efeito de blindagem ou screening), que chamarei de S.
  • Uma medida útil é a carga nuclear efetiva, definida por \;Z_{\text{eff}} = Z - S\;. Essa Z_{\text{eff}} é a carga positiva “sentida” por um elétron externo: quanto maior \;Z_{\text{eff}}, mais forte o puxão do núcleo e, portanto, menor tende a ser o raio atômico.

Passo 3

Aplicando a ideia a \mathrm{N} e \mathrm{F}. Primeiro números atômicos:
  • \mathrm{Z} de \mathrm{N} é \;Z_{\mathrm{N}} = 7\;.
  • \mathrm{Z} de \mathrm{F} é \;Z_{\mathrm{F}} = 9\;.
Ambos estão no mesmo período (mesma camada eletrônica externa), logo têm os mesmos elétrons internos (mesma blindagem principal das camadas internas). Isso significa que, ao passar da esquerda para a direita no mesmo período, Z aumenta enquanto S não aumenta na mesma proporção, então Z_{\text{eff}} aumenta e o raio diminui.
Para tornar isso um pouco mais concreto posso estimar Z_{\text{eff}} com uma regra simples (tipo Slater, em versão resumida) para um elétron de valência:
  • elétrons das camadas internas (aqui o \;1s^2) contribuem com cerca de \;2 para S;
  • os outros elétrons da mesma camada valencial contribuem com cerca de \;0{,}35 cada um.
Número de elétrons de valência (camada 2):
  • \mathrm{N} tem 5 elétrons de valência ( 2s^2 2p^3);
  • \mathrm{F} tem 7 elétrons de valência ( 2s^2 2p^5).
Estimativa de S e de Z_{\text{eff}}:
  • Para \mathrm{N}: \;S \approx 2 + 0{,}35\cdot(5-1) = 2 + 0{,}35\cdot 4 = 2 + 1{,}4 = 3{,}4.
    Então \;Z_{\text{eff}}(\mathrm{N}) \approx 7 - 3{,}4 = 3{,}6.
  • Para \mathrm{F}: \;S \approx 2 + 0{,}35\cdot(7-1) = 2 + 0{,}35\cdot 6 = 2 + 2{,}1 = 4{,}1.
    Então \;Z_{\text{eff}}(\mathrm{F}) \approx 9 - 4{,}1 = 4{,}9.
Interpretação: \mathrm{F} tem \;Z_{\text{eff}} maior que \mathrm{N} ( 4{,}9>3{,}6), ou seja, os elétrons externos de \mathrm{F} sentem uma atração nuclear maior e ficam mais próximos do núcleo. Portanto o raio atômico de \mathrm{F} é menor que o de \mathrm{N}.

Passo 4

Conclusão e dica prática para a prova.
  • Como \mathrm{N} e \mathrm{F} estão no mesmo período, e \mathrm{F} tem mais prótons (maior Z) e blindagem semelhante, \mathrm{F} puxa os elétrons mais fortemente e tem raio menor. Logo o maior átomo do par é \mathrm{N}.
  • Regra prática rápida: em um mesmo período, quanto mais à esquerda está o elemento, maior é o raio atômico; em uma mesma coluna (grupo), quanto maior o número de período (mais abaixo), maior o raio.

Resposta

\mathrm{N}

Exercícios relacionados