Considere as seguintes afirmações:
I - Quanto menor o raio do íon, maior será sua quantidade de elétrons quando comparado com seu átomo.
II - O potencial de ionização aumenta à medida que o raio atômico aumenta em uma família.
III - A afinidade eletrônica será maior quando o raio atômico diminuir.
III - A afinidade eletrônica será maior quando o raio atômico diminuir.
Passo 1
O que o enunciado pede: julgar se cada uma das três afirmações é verdadeira ou falsa.
As afirmações são:
- I - Quanto menor o raio do íon, maior será sua quantidade de elétrons quando comparado com seu átomo.
- II - O potencial de ionização aumenta à medida que o raio atômico aumenta em uma família.
- III - A afinidade eletrônica será maior quando o raio atômico diminuir.
Informações relevantes (o que vou usar para responder):
- Conceitos envolvidos: raio atômico/íônico, número de elétrons em átomo e íon, potencial/energia de ionização, afinidade eletrônica.
- Tendências periódicas qualitativas: variação de raio, energia de ionização e afinidade eletrônica ao longo de um período e ao descer uma família (grupo).
Passo 2
Conceitos básicos e intuição física (mini-aula):
- Raio atômico: é a “distância típica” entre o núcleo e a nuvem eletrônica externa. Não é um corte rígido, mas é útil qualitativamente: quanto mais “longe” a camada externa, maior o raio.
- Íon: é um átomo que ganhou ou perdeu elétrons. Se perde elétrons vira cátion (
), se ganha vira ânion ( ). - Como mudar o número de elétrons altera o raio:
- Cátions: perder elétron(s) reduz repulsão entre elétrons e, muitas vezes, remove a camada externa; o raio do cátion costuma ser muito menor que o do átomo neutro.
- Ânions: ganhar elétron(s) aumenta repulsão eletrônica na mesma camada e o raio do ânion costuma ser maior que o do átomo neutro.
- Potencial (energia) de ionização: é a energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Quanto mais fortemente o elétron está ligado ao núcleo, maior a energia de ionização.
- Afinidade eletrônica: é a energia liberada (ou medida da tendência) quando um átomo neutro em fase gasosa aceita um elétron. Quanto mais energia é liberada ao ganhar um elétron, maior (mais intensa) é a afinidade eletrônica.
Para relacionar distância e energia, uma ideia simples vem da lei de Coulomb: a energia de interação entre carga do núcleo e elétron varia com
. Um modelo grosseiro é
onde
é uma medida da distância média núcleo–elétron,
é constante e os
são cargas efetivas. Assim, em termos gerais, quanto maior
, menor a atração núcleo–elétron.
Passo 3
Análise da afirmação I:
- Afirmação I diz: “Quanto menor o raio do íon, maior será sua quantidade de elétrons quando comparado com seu átomo.”
- Vamos pensar com exemplos concretos (pegando dados conhecidos mentalmente para entender a tendência):
- Sódio: átomo neutro
tem elétrons; o cátion tem elétrons. O raio de é muito menor que o de . Aqui o íon tem menos elétrons, não mais. - Cloro: átomo neutro
tem elétrons; o ânion tem elétrons. O raio de é maior que o de . Aqui o íon com mais elétrons tem maior raio.
- Sódio: átomo neutro
- Regra geral: íon com menor raio tende a ser um cátion (menos elétrons que o átomo). Íon com maior raio tende a ser um ânion (mais elétrons que o átomo).
- Conclusão lógica: a afirmação I inverte a relação correta. Portanto I é falsa.
Passo 4
Análise da afirmação II:
- Afirmação II diz: “O potencial de ionização aumenta à medida que o raio atômico aumenta em uma família.”
- Primeiro definir: numa família (grupo) da tabela periódica, ao descer o grupo o raio atômico normalmente aumenta (camadas mais externas ocupam níveis de energia maiores).
- Intuição física: se os elétrons externos ficam mais afastados do núcleo (
maior) e há mais blindagem (eletros internos), a atração efetiva do núcleo sobre o elétron externo diminui, então é mais fácil remover esse elétron → a energia de ionização diminui. - A relação real observada: descendo um grupo, o raio aumenta e a energia de ionização tipicamente diminui. Pela lei qualitativa de Coulomb, aumento de
reduz a atração e portanto reduz a energia necessária para remover um elétron. - A afirmação diz o oposto (que a energia de ionização aumenta com o raio). Logo a afirmação II é falsa.
Passo 5
Análise da afirmação III:
- Afirmação III diz: “A afinidade eletrônica será maior quando o raio atômico diminuir.”
- Intuição: se o átomo é pequeno (raio menor), o elétron que entra ficará mais próximo do núcleo e sentirá uma atração mais forte — em geral isso torna a captura do elétron mais favorável (maior afinidade eletrônica, isto é, mais energia liberada).
- Tendência geral: ao mover-se ao longo de um período da esquerda para a direita, o raio diminui e a afinidade eletrônica tende a aumentar (mais favorável). Ao subir um grupo (raio menor para cima), geralmente a afinidade também tende a aumentar.
- Observações importantes (caveats): há exceções por efeitos de troca/repulsão eletrônica e configuração eletrônica. Exemplo clássico: o flúor
tem raio muito pequeno e, por isso, o elétron extra sofre forte repulsão com elétrons já existentes na mesma pequena camada; por isso a afinidade eletrônica de é menos intensa que a de — ou seja, nem sempre “menor raio = maior afinidade” é estritamente verdadeiro para todos os pares de elementos. Contudo, como regra geral e qualitativa para explicar tendências periódicas, a afirmação está correta. - Conclusão: afirmativa III é verdadeira na tendência geral, com exceções pontuais motivadas por repulsões intraorbital e configurações eletrônicas estáveis.
Passo 6
Resumo final e resposta objetiva às três afirmações:
- I: falsa (íons de raio menor tipicamente têm menos elétrons que o átomo — são cátions).
- II: falsa (na família, conforme o raio aumenta ao descer, a energia de ionização geralmente diminui).
- III: verdadeira em termos de tendência geral (menor raio costuma significar afinidade eletrônica maior), lembrando que existem exceções específicas.
Resposta
I - Falsa
II - Falsa
III - Verdadeira
II - Falsa
III - Verdadeira