Considere os elementos S, C I e K e seus íons mais comuns. (a) Liste os átomos em ordem crescente de tamanho. (b) Liste os íons em ordem crescente de tamanho. (c) Explique as diferenças nas ordens dos tamanhos atômicos e iônicos.

Passo 1

O enunciado pede para comparar os tamanhos de três átomos de elementos e de seus íons mais comuns. Em particular, temos os átomos \mathrm{S}, \mathrm{Cl} e \mathrm{K} e os íons \mathrm{S}^{2-}, \mathrm{Cl}^- e \mathrm{K}^+. O conteúdo envolvido é o estudo de tendências periódicas de raios atômicos e raios iônicos, baseado em carga nuclear efetiva e repulsões eletrônicas.

Passo 2

Tendência dos raios atômicos na tabela periódica:
  1. Em um mesmo período (aqui, o 3.º), o raio atômico diminui da esquerda para a direita, pois aumenta a carga nuclear efetiva sem mudança de nível eletrônico.
  2. Ao descer um grupo (do período 3 para o 4), o átomo ganha um nível eletrônico, o que aumenta bastante o raio.
    Como \mathrm{Cl} e \mathrm{S} estão no 3.º período e \mathrm{K} no 4.º, e dentro do 3.º período \mathrm{Cl} está mais à direita que \mathrm{S}, temos em ordem crescente de tamanho atômico:
\mathrm{Cl} < \mathrm{S} < \mathrm{K}.

Passo 3

Tendência dos raios iônicos:
  • Cátions (perda de elétrons) têm raio menor que o átomo neutro, pois a carga nuclear efetiva por elétron aumenta e há menos repulsão eletrônica.
  • Ânions (ganho de elétrons) têm raio maior que o átomo neutro, pois há mais repulsão eletrônica.
    Comparando os íons: \mathrm{K}^+ (cátion), \mathrm{Cl}^- (ânion de carga -1) e \mathrm{S}^{2-} (ânion de carga -2), a atração nuclear efetiva por elétron é maior em \mathrm{K}^+ (raio menor) e menor em \mathrm{S}^{2-} (raio maior). Portanto, em ordem crescente de tamanho iônico:
\mathrm{K}^+ < \mathrm{Cl}^- < \mathrm{S}^{2-}.

Passo 4

Explicação das diferenças entre as ordens atômica e iônica:
  • Átomos neutros variam de tamanho conforme o número de níveis eletrônicos e a carga nuclear efetiva. Descer um grupo acrescenta níveis, aumentando o raio; mover-se para a direita num período aumenta a atração nuclear, diminuindo o raio.
  • Íons mudam o número de elétrons: cátions têm menos elétrons e, portanto, raio reduzido pela maior atração nuclear por elétron; ânions têm mais elétrons e, portanto, maior repulsão eletrônica, expandindo o raio.
    Isso faz com que a ordem de tamanhos entre íons seja governada principalmente pelo sinal e pela magnitude da carga do íon, diferente da simples posição na tabela para átomos neutros.

Resposta

(a) \mathrm{Cl} < \mathrm{S} < \mathrm{K}.
(b) \mathrm{K}^+ < \mathrm{Cl}^- < \mathrm{S}^{2-}.
(c) Átomos seguem a regra de níveis eletrônicos (descendo grupos aumenta o raio) e de carga nuclear efetiva (avançando em um mesmo período diminui o raio). Íons apresentam ainda o efeito de perda ou ganho de elétrons: cátions contraem (menos elétrons, mesma carga nuclear), ânions expandem (mais elétrons, maior repulsão), alterando a ordem relativa de tamanhos em relação aos átomos neutros.

Exercícios relacionados