Para cada par abaixo, indique qual espécie possui o maior raio e explique por quê.
  • O ou \mathrm{O}^{2-}

Passo 1

O enunciado pede: entre as duas espécies \mathrm{O} e \mathrm{O}^{2-}, indicar qual tem o maior raio e explicar por quê.
Informações dadas (explicitamente): as duas espécies a comparar são \mathrm{O} (oxigénio neutro) e \mathrm{O}^{2-} (íon óxido). Nada mais foi fornecido.

Passo 2

O que entendemos por “raio” aqui (explicação didática):
  • O “raio atômico/iónico” não é uma fronteira rígida; é uma medida prática do tamanho da nuvem eletrónica ao redor do núcleo. Em problemas de comparação entre átomo neutro e ânion, é suficiente pensar qualitativamente em qual nuvem eletrónica ocupa mais espaço.
  • Dois efeitos controlam o tamanho da nuvem eletrónica: a atração do núcleo positivo pelos elétrons (quanto maior, mais “puxa” os elétrons para perto) e o repelir entre elétrons (quanto maior, mais eles se afastam). Também entra o efeito de blindagem (shielding): elétrons internos diminuem a atração efetiva do núcleo sobre elétrons externos.

Passo 3

Vamos olhar as configurações eletrônicas e o número de prótons (informação chave):
  • Para \mathrm{O}: configuração eletrônica \mathrm{O}: 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{4}.
  • Para \mathrm{O}^{2-}: configuração eletrônica \mathrm{O}^{2-}: 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6} (ou seja, ganhou dois elétrons no mesmo nível n=2).
    Em ambos os casos o número de prótons é o mesmo: Z=8. Logo a diferença no tamanho vem dos elétrons adicionais e de como eles alteram a atração efetiva do núcleo sobre os elétrons da camada externa.

Passo 4

Explicação quantitativa simples usando a ideia de carga nuclear efetiva ( Z_{\text{ef}}) e blindagem (Slater, em forma simplificada):
  • A carga nuclear efetiva é a carga positiva efetiva que puxa um elétron, depois de descontar o efeito de blindagem dos outros elétrons. Em termos simples, Z_{\text{ef}} = Z - S, onde S é a contribuição de blindagem. Menor Z_{\text{ef}} → menor atração para o elétron → nuvem eletrónica mais espalhada → maior raio.
  • Para dar um número rápido (aplicando as regras de Slater de forma direta para um elétron da camada 2p):
    • Em \mathrm{O} ( 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{4} ) a blindagem aproximada vista por um elétron 2p é S \approx 2\times0{,}85 + 3\times0{,}35 = 1{,}7 + 1{,}05 = 2{,}75. Então Z_{\text{ef}}\approx 8 - 2{,}75 = 5{,}25.
    • Em \mathrm{O}^{2-} ( 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6} ) a blindagem aproximada para um elétron 2p é S \approx 2\times0{,}85 + 5\times0{,}35 = 1{,}7 + 1{,}75 = 3{,}45. Então Z_{\text{ef}}\approx 8 - 3{,}45 = 4{,}55.
  • Conclusão desses números: ao adicionar dois elétrons para formar \mathrm{O}^{2-} o Z_{\text{ef}} sobre os elétrons de valência diminui (de aproximadamente 5{,}25 para 4{,}55). Menor atração efetiva + maior repulsão elétron–elétron (mais elétrons na mesma camada) faz a nuvem eletrónica expandir-se — logo o raio aumenta.

Passo 5

Intuição física curta e exemplo de reforço:
  • Mesmo número de prótons ( Z=8), mais elétrons em \mathrm{O}^{2-} → mais blindagem e mais repulsão entre elétrons → atração média por elétron menor → elétrons ficam mais “espalhados”. Portanto \mathrm{O}^{2-} é maior que \mathrm{O}.
  • Analogia rápida: comparar \mathrm{Na} e \mathrm{Na}^{+}: \mathrm{Na}^{+} perde um elétron e fica bem menor; o contrário aqui ocorre — ganhar elétrons aumenta o tamanho. Isso ajuda a fixar o raciocínio.

Resposta

\mathrm{O}^{2-}

Exercícios relacionados