Coloque os elementos C , O e Si em ordem crescente de raio atômico. Qual deles tem a maior enerria de ionizacāo?

Passo 1

O enunciado dá três elementos: \text{C}, \text{O} e \text{Si}, e pede duas coisas:
  • Colocar esses elementos em ordem crescente de raio atômico.
  • Dizer qual deles tem a maior energia de ionização.
Informações úteis (que vou usar):
  • Números atômicos: \,Z_{\text{C}}=6, \,Z_{\text{O}}=8, \,Z_{\text{Si}}=14.
  • Posição na tabela periódica: \text{C} e \text{O} estão no mesmo período (período 2); \text{Si} está no período 3, abaixo de \text{C}.

Passo 2

O que é raio atômico e o que o determina (explicação didática).
  • O raio atômico é uma medida do “tamanho” do átomo: informalmente, a distância média entre o núcleo e os elétrons mais externos.
  • Dois fatores principais que determinam o raio:
    1. Número de camadas eletrônicas (níveis principais de energia): quanto mais camadas, maior o raio porque os elétrons mais externos ficam mais longe do núcleo.
    2. Carga nuclear efetiva ( Z_{\text{efetivo}}): é a carga positiva real sentida pelos elétrons externos, depois de descontada a blindagem (shielding) pelos elétrons internos. Uma forma simples de escrever isso é
    Z_{\text{efetivo}} = Z - S,onde Z é o número atômico (número de prótons) e S é a constante de blindagem (número efetivo de cargas negativas que reduzem a atração). Quanto maior Z_{\text{efetivo}}, mais fortemente o núcleo puxa os elétrons e menor tende a ser o raio.
  • Tendências gerais na tabela periódica (resumo prático):
    • Ao descer uma coluna (mesmo grupo): o raio aumenta (mais camadas eletrônicas).
    • Ao atravessar um período da esquerda para a direita: o raio diminui (mesmas camadas, Z aumenta → Z_{\text{efetivo}} aumenta).

Passo 3

Aplicando isso aos três elementos — comparação de posição e efeitos:
  • \text{C} e \text{O} estão no mesmo período (período 2). Entre elementos do mesmo período, quem tem maior Z exerce maior Z_{\text{efetivo}} sobre os elétrons externos (blindagem praticamente igual), logo o átomo fica mais “puxado” e menor. Como \,Z_{\text{O}}=8 e \,Z_{\text{C}}=6, espera-se que \text{raio}(\text{O}) < \text{raio}(\text{C}).
  • \text{Si} está abaixo de \text{C} no mesmo grupo (grupo 14). Ao descer o grupo adiciona-se uma camada eletrônica (período 3 em vez de 2), então mesmo que \text{Si} tenha mais prótons ( Z_{\text{Si}}=14), os elétrons externos ocupam um nível mais distante e há mais blindagem, resultando em raio maior. Portanto \text{raio}(\text{C}) < \text{raio}(\text{Si}).
  • Combinando as duas observações: \text{raio}(\text{O}) < \text{raio}(\text{C}) < \text{raio}(\text{Si}).

Passo 4

O que é energia de ionização e quais são as tendências (explicação didática).
  • Energia de ionização (EI) é a energia necessária para retirar um elétron de um átomo no estado gasoso: quanto maior a atração entre núcleo e elétron, maior a EI.
  • Tendências gerais:
    • Ao atravessar um período da esquerda para a direita: a EI aumenta (elétrons mais fortemente atraídos pelo aumento de Z_{\text{efetivo}}).
    • Ao descer um grupo: a EI diminui (elétrons mais afastados e mais blindagem, portanto menos energia para removê-los).
  • Há pequenas exceções locais (por exemplo nitrogênio versus oxigênio) devido ao emparelhamento de elétrons em orbitais, que altera um pouco as EI, mas essas exceções não mudam as comparações principais entre os elementos que temos aqui.

Passo 5

Aplicando a ideia de energia de ionização aos elementos dados:
  • Comparação \text{C} vs \text{O}: ambos no mesmo período; \text{O} tem mais prótons ( Z_{\text{O}}=8) e, portanto, maior Z_{\text{efetivo}} que \text{C}. Logo a energia necessária para remover um elétron em \text{O} costuma ser maior que em \text{C}. Assim: \text{EI}(\text{O}) > \text{EI}(\text{C}).Observação didática: existe uma conhecida pequena anomalia relativa a \text{N} e \text{O} (energia de ionização de \text{O} é um pouco menor que a de \text{N} por causa do emparelhamento em orbitais), mas isso não afeta a comparação entre \text{C} e \text{O}.
  • Comparação com \text{Si}: como \text{Si} está um período abaixo de \text{C}, sua energia de ionização é menor (elétrons mais distantes e mais blindagem). Então \text{EI}(\text{Si}) < \text{EI}(\text{C}).
  • Combinando: \text{EI}(\text{Si}) < \text{EI}(\text{C}) < \text{EI}(\text{O}). Portanto o maior valor de energia de ionização entre os três é de \text{O}.

Passo 6

Dicas rápidas para a prova (memorização e checagem):
  • Lembre: “desce → maior raio, menor EI”; “vai para a direita → menor raio, maior EI”.
  • Para comparar dois elementos, primeiro verifique se estão no mesmo período ou no mesmo grupo:
    • Mesmo período → compare Z (maior Z → menor raio, maior EI).
    • Mesmo grupo → quem está abaixo tem maior raio e menor EI.
  • Se der dúvida, use as posições na tabela periódica e as regras acima — isso resolve a maioria das questões sem cálculos.

Resposta

\text{Ordem crescente de raio atômico: }\text{O} < \text{C} < \text{Si}ô
\text{Maior energia de ionização: }\text{O}çã

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