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

Passo 1

O que o enunciado pede: escolher, se possível, qual é o maior átomo no par formado por \mathrm{N} e \mathrm{Al}, e justificar a escolha.
Informações fornecidas pelo enunciado: apenas os símbolos dos dois átomos \mathrm{N} e \mathrm{Al}.
Observação importante (apenas identificação das informações dadas): podemos usar a posição desses átomos na tabela periódica e suas configurações eletrônicas — essas são informações que inferimos a partir dos símbolos atômicos.

Passo 2

Conceito chave 1 — número quântico principal e camadas eletrônicas: cada elétron de um átomo ocupa um orbital identificado por um número quântico principal n (também chamado de camada). Quanto maior n, em média o elétron fica mais longe do núcleo. Portanto, quando comparo átomos de elementos em períodos diferentes, o que mais aumenta o tamanho é o fato de haver elétrons em uma camada com n maior.
Explicação didática: pense nas camadas como “casas” ao redor do núcleo. Se um átomo tem elétrons na casa n=3 e outro só até n=2, o primeiro tem uma “casinha” extra mais afastada, logo tende a ser maior.

Passo 3

Conceito chave 2 — atração nuclear efetiva e blindagem: cada elétron sofre a atração do núcleo, cuja carga é o número atômico Z. Porém elétrons internos “blindam” (fazem shielding) parte dessa atração para elétrons externos. Uma forma simples de pensar nisso é a expressão aproximada
Z_{\mathrm{eff}} = Z - S,
onde Z_{\mathrm{eff}} é a carga nuclear efetiva sentida por um elétron externo, Z é o número atômico (nº de prótons) e S é a contribuição de blindagem dos demais elétrons. Quanto maior Z_{\mathrm{eff}}, mais fortemente o elétron externo é puxado para o núcleo e menor é o raio atômico.
Regra qualitativa para tendências: descendo um grupo (mesma coluna) o raio aumenta porque aparece uma nova camada ( n maior). Movendo-se da esquerda para a direita em um mesmo período, o raio diminui porque Z aumenta e a blindagem aumenta pouco, então Z_{\mathrm{eff}} cresce e os elétrons são puxados para mais perto.

Passo 4

Escrevendo as configurações eletrônicas (para ver em que camada estão os elétrons externos):
\mathrm{N}:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{3}
\mathrm{Al}:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{1}
Identificação importante a partir das configurações: o maior número quântico principal ocupado em \mathrm{N} é n=2, enquanto em \mathrm{Al} é n=3. Ou seja, \mathrm{Al} tem uma camada adicional mais externa.

Passo 5

Comparação usando número atômico e blindagem (argumento simples e eficaz para prova): os números atômicos são
Z(\mathrm{N}) = 7,\qquad Z(\mathrm{Al}) = 13.
Mas os elétrons internos que blindam os elétrons de valência são diferentes: para o elétron mais externo de \mathrm{N} há cerca de 2 elétrons internos (a camada 1s^{2}), enquanto para o elétron mais externo de \mathrm{Al} há cerca de 10 elétrons internos (as camadas 1s^{2}2s^{2}2p^{6}). Usando a estimativa grosseira Z_{\mathrm{eff}}\approx Z-S (onde S é aproximadamente o nº de elétrons internos), obtemos
Z_{\mathrm{eff}}(\text{valência de }\mathrm{N}) \approx 7-2 = 5,ê
Z_{\mathrm{eff}}(\text{valência de }\mathrm{Al}) \approx 13-10 = 3.ê
Interpretação: apesar de \mathrm{Al} ter mais prótons, os seus elétrons de valência sentem menos atração efetiva do núcleo do que os elétrons de valência de \mathrm{N} (números 5 vs 3 na estimativa). Além disso, \mathrm{Al} tem elétrons em n=3, ou seja, uma camada mais afastada. Essas duas observações juntas implicam que os elétrons externos de \mathrm{Al} estão, em média, mais afastados do núcleo do que em \mathrm{N}.
Conclusão lógica para a prova: o efeito dominante ao comparar \mathrm{N} (período 2) com \mathrm{Al} (período 3) é a presença da camada extra em \mathrm{Al}, que torna \mathrm{Al} maior. A maior blindagem interna em \mathrm{Al} impede que o maior Z puxe suficientemente os elétrons para torná-lo menor que \mathrm{N}.

Passo 6

Resumo final e dica de prova: quando tiver que comparar tamanhos entre dois elementos, primeiro veja se estão em períodos diferentes — se sim, normalmente o que está em período mais baixo (maior n) é maior. Se estiverem no mesmo período, compare Z e Z_{\mathrm{eff}}. Aqui, \mathrm{Al} está abaixo de \mathrm{N} na tabela e tem elétrons em n=3 contra n=2 de \mathrm{N}; portanto \mathrm{Al} é maior. Confie nesse raciocínio simples na hora da prova.

Resposta

\mathrm{Al}

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