Compare o comportamento dos elementos do segundo período (Li, Be, B, C, N, O, F, Ne) em relação às propriedades:
a) raio atômico
b) eletronegatividade
c) energia de ionização
Explique por que essas propriedades variam de forma sistemática e como isso está relacionado à configuração eletrônica de cada elemento.
a) raio atômico
b) eletronegatividade
c) energia de ionização
Passo 1
O que o enunciado pede: comparar o comportamento dos elementos do segundo período
em relação a três propriedades:
a) raio atômico
b) eletronegatividade
c) energia de ionização
E explicar por que essas propriedades variam de forma sistemática relacionando isso às configurações eletrônicas.
a) raio atômico
b) eletronegatividade
c) energia de ionização
E explicar por que essas propriedades variam de forma sistemática relacionando isso às configurações eletrônicas.
Informações úteis que vamos usar (configurações eletrônicas dos átomos neutros do 2.º período):
Não começarei a resolver ainda — só deixei claro o pedido e as informações que usaremos.
Passo 2
Conceito-chave: força efetiva com que o núcleo atrai os elétrons externos. Aprenda isto bem porque é a base da explicação.
Definição e ideia: o núcleo atrai elétrons com carga
(onde
é o número atômico), mas nem toda essa carga “chega” intacta aos elétrons mais externos, porque os elétrons internos fazem uma blindagem. Uma forma simples de pensar nisso é a carga nuclear efetiva:
onde
é o número de prótons e
é a constante de blindagem (shielding) fornecida pelos outros elétrons. Explicação didática:
representa quanto os elétrons internos reduzem a atração real sentida por um elétron externo. Para elétrons do mesmo nível (por ex. 2s e 2p) o nível de blindagem mútua é parecido, mas elétrons das camadas internas (1s) blindam muito mais.
No 2.º período os elétrons 1s (dois elétrons) são os “shielders” principais para os elétrons de valência (2s e 2p). Então, ao percorrer a série
a
aumenta
em 1 a cada passo enquanto
muda pouco — portanto
aumenta aproximadamente de forma linear. Conclusão crucial: aumentar
tende a puxar os elétrons mais para perto do núcleo.
Passo 3
Aplicando a ideia do
ao raio atômico.
Definição prática: o raio atômico (de modo simples: o “tamanho” do átomo) reflete até onde a nuvem eletrônica se estende. Quanto maior a atração núcleo-elétron, mais compacta a nuvem e menor o raio.
Como
varia no período: para cada elemento da esquerda para a direita
aumenta em 1, enquanto a blindagem efetiva
só cresce muito pouco (os elétrons adicionados ficam na mesma camada 2). Logo
aumenta e os elétrons de valência são puxados mais para dentro → raio diminui.
Exemplo numérico ilustrativo (valores típicos de raios atômicos médios, em picômetros):
:
pm,
:
pm,
:
pm,
:
pm,
:
pm,
:
pm,
:
pm,
:
pm.
Interpretação: os números mostram claramente a tendência decrescente . Motivo físico: mais prótons (maior
) com blindagem quase constante → maior atração → elétrons mais próximos.
Interpretação: os números mostram claramente a tendência decrescente
Passo 4
Liguei o raio ao
— agora eletronegatividade: definição e por que ela varia.
Definição: eletronegatividade é a tendência de um átomo em uma molécula de atrair elétrons para si quando ligado a outro átomo. Uma escala comum é a escala de Pauling.
Por que aumenta da esquerda para a direita: quanto maior
e quanto menor o raio, mais forte é a atração que o átomo exerce sobre elétrons compartilhados numa ligação. Assim, à medida que vamos de
para
, a eletronegatividade aumenta.
Valores típicos (escala de Pauling, aproximações):
:
,
:
,
:
,
:
,
:
,
:
,
:
.
Observação sobre : para
(gás nobre com camada externa completa
) a eletronegatividade na escala de Pauling não é significante (ou é geralmente considerada indefinida ou não aplicável), porque
praticamente não forma ligações estáveis para medir essa tendência.
Observação sobre
Resumo: eletronegatividade aumenta na série
por causa do aumento de
e da diminuição do raio.
Passo 5
Energia de ionização: definição e relação com configuração eletrônica.
Definição: a primeira energia de ionização
é a energia necessária para remover o elétron mais fracamente ligado de um átomo neutro no estado gasoso:
Quanto maior a atração núcleo-elétron (maior
, menor raio), mais difícil é arrancar um elétron → maior
.
Tendência geral no período:
aumenta da esquerda para a direita, acompanhando o aumento de
e a diminuição do raio. Então, em geral,
.
Passo 6
Explicação das exceções (importante para prova): pequenas quedas observadas em
e em
.
Por que ocorrem? devemos olhar para a ocupação de subníveis (energia e emparelhamento):
-
Entre
( ) e ( ): o elétron removido em vem do orbital , que é, em média, um pouco menos fortemente ligado (mais energético) do que os elétrons de . Mesmo que seja maior em , a facilidade relativa de remover um elétron do faz com que seja ligeiramente menor que . Portanto, há uma pequena queda observada na sequência. -
Entre
( ) e ( ): em os elétrons no subnível estão semipreenchidos (três elétrons em três orbitais, configuração de meia-banda) — essa meia-preenchimento dá estabilidade extra (menor repulsão por emparelhamento). Em um dos orbitais fica com dois elétrons pareados, aumentando repulsão eletrostática entre elétrons naquele orbital e tornando um elétron relativamente mais fácil de remover. Resultado: é ligeiramente menor que . Esta é uma consequência de energia de emparelhamento e estabilidade do subnível meio-preenchido.
Essas exceções são sutis, mas aparecem nas tabelas de
e são explicadas por energias relativas dos orbitais
e
e efeitos de emparelhamento.
Passo 7
Conectando tudo: resumo físico curto que você deve memorizar para a prova
- A causa principal das tendências ao longo do período é o aumento do número de prótons
com blindagem praticamente constante das camadas internas → aumento de . - Aumentar
⇒ elétrons mais atraídos ⇒ raio diminui. - Raio menor e
maior ⇒ maior capacidade de atrair elétrons em ligações ⇒ eletronegatividade maior. - Raio menor e ligação mais forte dos elétrons ⇒ mais energia necessária para remover um elétron ⇒ maior
. - Pequenas exceções (Be→B, N→O) vêm da energia relativa e ocupação dos subníveis
versus e do efeito de emparelhamento (repulsão entre elétrons pareados).
Passo 8
Dicas práticas para a prova (como raciocinar rápido):
- Escreva a configuração eletrônica curta do elemento (principal).
- Estime
com a ideia simples para elétrons da camada 2 (porque os dois 1s blindam muito). Só pra comparar qualitativamente basta isso. - Menor raio → maior eletronegatividade e maior
. - Sempre cheque se mudar de subnível (de
para ) ou se há emparelhamento que cause exceção.
Resposta
a) O raio atômico diminui de
para
(
).
b) A eletronegatividade aumenta de para
(valores de Pauling aproximados:
;
não tem valor aplicável).
c) A primeira energia de ionização aumenta em geral de
para
(
), com pequenas quedas relativas em
e em
devido a diferenças de subníveis (
vs
) e ao efeito de emparelhamento.
b) A eletronegatividade aumenta de
c) A primeira energia de ionização