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

Passo 1

O enunciado pede que eu indique, para o par dado, qual espécie iônica possui o maior raio e explique o porquê.
As informações dadas explicitamente são:
  • As duas espécies são \mathrm{Na}^{+} e \mathrm{Mg}^{2+}.
  • Não há figura nem outros dados numéricos no enunciado.
O que preciso comparar: o raio iônico relativo entre essas duas espécies e a razão física (qualitativa) dessa diferença.

Passo 2

Identificar dados básicos úteis (tudo em LaTeX):
  • Número atômico do sódio: Z(\mathrm{Na})=11.
  • Número atômico do magnésio: Z(\mathrm{Mg})=12.
  • Cargas das espécies: \mathrm{Na}^{+} tem carga +1; \mathrm{Mg}^{2+} tem carga +2.
  • Número de elétrons em cada íon:
    • \mathrm{Na}^{+}: 11-1=10 elétrons.
    • \mathrm{Mg}^{2+}: 12-2=10 elétrons.
      Portanto, as duas espécies têm o mesmo número de elétrons: são isoeletônicas (ambas com configuração eletrônica de gás nobre 1s^{2}2s^{2}2p^{6}).

Passo 3

Explicar o conceito chave: íons isoeletônicos e atração nuclear efetiva.
  • Definição prática: duas espécies são isoeletônicas quando têm o mesmo número de elétrons. Aqui ambas têm 10 elétrons, logo são isoeletônicas.
  • Importante consequência física: com o mesmo arranjo eletrônico (mesma “nuvem” de elétrons), a diferença no tamanho resulta da força com que o núcleo atrai essa nuvem de elétrons.
  • Para quantificar essa atração usa-se a ideia de carga nuclear efetiva \,Z_{\text{ef}}, que pode ser pensada (qualitativamente) como Z_{\text{ef}} = Z - S,em que:
    • Z é a carga nuclear (número de prótons),
    • S é o efeito de blindagem (shielding) dos outros elétrons.
  • Aqui, porque as duas espécies têm a mesma distribuição eletrônica, o efeito de blindagem S sobre os elétrons externos é praticamente o mesmo para ambas. Assim, a diferença em \,Z_{\text{ef}} vem principalmente de Z.

Passo 4

Aplicar a ideia ao caso concreto (raciocínio passo a passo, sem concluir a frase final):
  • Para \mathrm{Na}^{+} tem-se Z=11; para \mathrm{Mg}^{2+} tem-se Z=12.
  • Como ambas têm os mesmos 10 elétrons, o valor de S é essencialmente igual entre as duas.
  • Logo, a espécie com maior Z terá maior Z_{\text{ef}} (maior atração líquida entre núcleo e elétrons).
  • A consequência física dessa maior atração é que ela puxa a nuvem eletrônica mais para perto do núcleo, reduzindo o raio do íon.

Passo 5

Verificação com valores experimentais típicos (apenas como checagem; esses valores dependem da coordenação e fonte):
  • Raio iônico típico para coordenação VI (valores aproximados): r(\mathrm{Na}^{+}) \approx 102\\ \text{pm}, \qquad r(\mathrm{Mg}^{2+}) \approx 72\\ \text{pm}.
  • Esses números confirmam a tendência prevista pelo argumento do passo anterior: a espécie com maior carga nuclear efetiva é a menor.

Passo 6

Dica prática para a prova (como aplicar rápido em outros casos):
  • Sempre verifique se as espécies são isoeletônicas. Se forem, compare diretamente os números atômicos Z: maior Z → maior Z_{\text{ef}} → menor raio.
  • Se não forem isoeletônicas, lembre das tendências periódicas (raio atômico diminui ao mover-se para a direita na mesma linha; aumenta ao descer uma coluna) e considere ganho/perda de elétrons ao formar íons.

Resposta

\mathrm{Na}^{+} tem maior raio do que \mathrm{Mg}^{2+}.

Exercícios relacionados