Com base nas tendências periódicas, escolha (se possível) o maior átomo em cada um dos pares a seguir. Explique sua escolha.
N ou Al
N ou Al
Passo 1
O que o enunciado pede: escolher, se possível, qual é o maior átomo no par formado por
e
, e justificar a escolha.
Informações fornecidas pelo enunciado: apenas os símbolos dos dois átomos e
.
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.
Informações fornecidas pelo enunciado: apenas os símbolos dos dois átomos
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
(também chamado de camada). Quanto maior
, 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
maior.
Explicação didática: pense nas camadas como “casas” ao redor do núcleo. Se um átomo tem elétrons na casa
e outro só até
, 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
. Porém elétrons internos “blindam” (fazem shielding) parte dessa atração para elétrons externos. Uma forma simples de pensar nisso é a expressão aproximada
onde
é a carga nuclear efetiva sentida por um elétron externo,
é o número atômico (nº de prótons) e
é a contribuição de blindagem dos demais elétrons. Quanto maior
, 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 (
maior). Movendo-se da esquerda para a direita em um mesmo período, o raio diminui porque
aumenta e a blindagem aumenta pouco, então
cresce e os elétrons são puxados para mais perto.
Passo 4
Escrevendo as configurações eletrônicas (para ver em que camada estão os elétrons externos):
Identificação importante a partir das configurações: o maior número quântico principal ocupado em
é
, enquanto em
é
. Ou seja,
tem uma camada adicional mais externa.
Passo 5
Comparação usando número atômico e blindagem (argumento simples e eficaz para prova): os números atômicos são
Mas os elétrons internos que blindam os elétrons de valência são diferentes: para o elétron mais externo de
há cerca de
elétrons internos (a camada
), enquanto para o elétron mais externo de
há cerca de
elétrons internos (as camadas
). Usando a estimativa grosseira
(onde
é aproximadamente o nº de elétrons internos), obtemos
Interpretação: apesar de
ter mais prótons, os seus elétrons de valência sentem menos atração efetiva do núcleo do que os elétrons de valência de
(números
vs
na estimativa). Além disso,
tem elétrons em
, ou seja, uma camada mais afastada. Essas duas observações juntas implicam que os elétrons externos de
estão, em média, mais afastados do núcleo do que em
.
Conclusão lógica para a prova: o efeito dominante ao comparar
(período
) com
(período
) é a presença da camada extra em
, que torna
maior. A maior blindagem interna em
impede que o maior
puxe suficientemente os elétrons para torná-lo menor que
.
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
) é maior. Se estiverem no mesmo período, compare
e
. Aqui,
está abaixo de
na tabela e tem elétrons em
contra
de
; portanto
é maior. Confie nesse raciocínio simples na hora da prova.