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

Passo 1

O que o exercício pede: escolher, com base em tendências periódicas, o maior átomo entre as duas opções dadas.
Informações relevantes do enunciado: os elementos são \mathrm{C} e \mathrm{Ge}. Não há outras restrições — então comparamos tamanhos atômicos (raios atômicos) entre esses dois elementos.

Passo 2

Conceito-chave (explicação didática): o raio atômico varia na tabela periódica por duas razões principais:
  • Número quântico principal n dos elétrons mais externos: quanto maior n, mais “longe” do núcleo está, logo maior o átomo. Pense que cada nível n adiciona uma camada eletrônica maior.
  • Carga nuclear efetiva Z_{\text{eff}}: é a carga que os elétrons externos realmente “sentem” depois do efeito de blindagem (shielding) dos elétrons internos. Maior Z_{\text{eff}} puxa os elétrons para mais perto, reduzindo o raio.
Tendência prática útil na prova: ao descer um grupo (mesma coluna), o raio aumenta porque n aumenta e esse efeito geralmente domina; ao mover-se para a direita numa mesma linha, Z_{\text{eff}} aumenta e o raio diminui.

Passo 3

Dados eletrônicos dos dois átomos (vou escrever as configurações eletrônicas e os números atômicos):
  • Carbono: Z=6, configuração 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}. Elétron externo tem n=2.
  • Germânio: Z=32, configuração [Ar]\,3d^{10}\,4s^{2}\,4p^{2}. Elétron externo tem n=4.
Observação: peguei as configurações eletrônicas a partir dos números atômicos padrão (estas são informações do enunciado implícitas pelos símbolos dos elementos).

Passo 4

Explicando o conceito de blindagem e carga nuclear efetiva com um cálculo aproximado (Regra de Slater) — isso ajuda a ver por que, apesar de Z maior, o átomo pode ser maior.
Aplicando Slater para um elétron de valência em carbono ( 2p):
  • Elétrons na mesma camada (outros 2s/2p): 3 elétrons contribuem com 0,35 cada: 0,35\times 3 = 1,05.
  • Elétrons em n-1 (o 1s^{2}): 2 elétrons contribuem com 0,85 cada: 0,85\times 2 = 1,70.
    Soma do shielding S_{\mathrm{C}} = 1,05 + 1,70 = 2,75.
    Carga efetiva aproximada \;Z_{\text{eff,C}} = Z - S = 6 - 2,75 = 3,25.
Aplicando Slater para um elétron de valência em germânio ( 4p):
  • Elétrons na mesma camada (outros 4s/4p): 3 elétrons contribuem com 0,35 cada: 0,35\times 3 = 1,05.
  • Elétrons em n-1 (todos os elétrons da camada 3: 3s^{2}\,3p^{6}\,3d^{10} → total 18 elétrons) contribuem com 0,85 cada: 0,85\times 18 = 15,30.
  • Elétrons em n-2 ou inferiores (camadas 1 e 2: total 10 elétrons) contribuem com 1,00 cada: 1,00\times 10 = 10,00.
    Soma do shielding S_{\mathrm{Ge}} = 1,05 + 15,30 + 10,00 = 26,35.
    Carga efetiva aproximada \;Z_{\text{eff,Ge}} = 32 - 26,35 = 5,65.
Interpretação: Z_{\text{eff,Ge}} é maior que Z_{\text{eff,C}}, ou seja, o núcleo do germânio “puxa” mais fortemente os elétrons de valência do que o núcleo do carbono. Isso tende a diminuir o raio — mas não é o único efeito.

Passo 5

Comparando os efeitos de n e Z_{\text{eff}}: uma estimativa simples usa uma escala hidrogenoide aproximada em que o raio varia como
r \propto \frac{n^{2}}{Z_{\text{eff}}}.
Vamos calcular uma medida proporcional para cada átomo (só para comparar tendências, sem buscar valor absoluto):
  • Para carbono: \;n=2, Z_{\text{eff,C}}=3,25 então
r_{\mathrm{C}}\propto \frac{2^{2}}{3,25}=\frac{4}{3,25}\approx 1,23.
  • Para germânio: \;n=4, Z_{\text{eff,Ge}}=5,65 então
r_{\mathrm{Ge}}\propto \frac{4^{2}}{5,65}=\frac{16}{5,65}\approx 2,83.
Resultado: r_{\mathrm{Ge}} é muito maior que r_{\mathrm{C}} na estimativa (aprox. 2,3 vezes maior). A razão é que o aumento de n (de 2 para 4) aumenta fortemente o tamanho orbital (o fator n^{2} cresce de 4 para 16), e esse efeito domina o aumento de Z_{\text{eff}}.

Passo 6

Conclusão didática e dica de prova: ambos os efeitos (maior carga nuclear e maior blindagem) aparecem quando se desce um grupo, mas o aumento do número quântico principal n e da extensão radial das camadas é, na prática, o fator que domina — por isso átomos mais abaixo na mesma coluna são maiores. Assim, entre dois elementos da mesma família, escolha o que está mais abaixo (maior n) como o maior átomo.

Passo 7

Aplicando a regra ao par dado: \mathrm{Ge} (germânio, período 4) está abaixo de \mathrm{C} (carbono, período 2) na tabela periódica, logo tem elétrons de valência em um nível com maior n e, portanto, é o átomo maior.

Resposta

Ge

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