Considere as seguintes espécies químicas.
A respeito da estrutura atômica e das propriedades dessas espécies, são feitas as seguintes afirmações.
I - As espécies são isoeletrônicas, ou seja, todas apresentam dez elétrons.
II - O gás nobre é a espécie que apresenta o maior potencial de ionização.
III - A espécie
apresenta o maior raio atômico.
IV - A espécie
apresenta o menor raio atômico. Quais estão corretas?
a) Apenas II.
b) Apenas I e II.
c) Apenas III e IV.
d) Apenas I, II e IV.
e) Apenas I, III e IV.
A respeito da estrutura atômica e das propriedades dessas espécies, são feitas as seguintes afirmações.
I - As espécies são isoeletrônicas, ou seja, todas apresentam dez elétrons.
II - O gás nobre é a espécie que apresenta o maior potencial de ionização.
III - A espécie
IV - A espécie
a) Apenas II.
b) Apenas I e II.
c) Apenas III e IV.
d) Apenas I, II e IV.
e) Apenas I, III e IV.
Passo 1
O enunciado fornece as espécies
e faz as afirmações I a IV:
e faz as afirmações I a IV:
I - As espécies são isoeletrônicas, ou seja, todas apresentam dez elétrons.
II - O gás nobre é a espécie que apresenta o maior potencial de ionização.
III - A espécie apresenta o maior raio atômico.
IV - A espécie apresenta o menor raio atômico.
II - O gás nobre é a espécie que apresenta o maior potencial de ionização.
III - A espécie
IV - A espécie
A pergunta é: quais dessas afirmações são corretas? As alternativas possíveis vão de (a) a (e).
Passo 2
Contar o número de elétrons de cada espécie (regra: número de elétrons
número atômico
carga):
- Para
: o nitrogênio tem número atômico . Elétrons . - Para
: . Elétrons . - Para
: . Elétrons . - Para
: . Elétrons . - Para
: . Elétrons . - Para
: . Elétrons . - Para
: . Elétrons .
Todos têm
elétrons. Portanto a afirmação I é verdadeira.
Passo 3
Explicando o conceito de “isoeletrônico” (mini-aula):
“Isoeletrônico” significa que diferentes átomos/íons têm o mesmo número de elétrons, ou seja, a mesma configuração eletrônica. Aqui, todas as espécies têm a configuração eletrônica do Neônio: . Isso não implica que as propriedades sejam idênticas — o que muda é a carga nuclear
efetiva que os elétrons “sentem”. Quanto maior o número de prótons no núcleo (maior
), maior será a atração sobre os mesmos elétrons.
“Isoeletrônico” significa que diferentes átomos/íons têm o mesmo número de elétrons, ou seja, a mesma configuração eletrônica. Aqui, todas as espécies têm a configuração eletrônica do Neônio:
Passo 4
Tendência dos raios na série isoeletrônica (mini-aula + aplicação):
Em uma série isoeletrônica, todos têm o mesmo número de elétrons, então o fator decisivo é a carga nuclear . Elétrons iguais + núcleo mais positivo
atração mais forte
elétrons mais próximos do núcleo
menor raio. Assim, quando
aumenta, o raio diminui.
Em uma série isoeletrônica, todos têm o mesmo número de elétrons, então o fator decisivo é a carga nuclear
Listando os números atômicos
relevantes:
Portanto a ordem de raios (do maior para o menor) será
Assim,
tem o maior raio e
tem o menor raio entre essas espécies. Logo as afirmações III e IV são verdadeiras.
Passo 5
Tendência do potencial de ionização (mini-aula + aplicação):
O potencial de ionização (energia de ionização) é a energia necessária para remover um elétron de uma espécie no estado gasoso. Em termos qualitativos, quanto maior a atração entre elétrons e núcleo (maior carga nuclear efetiva), mais difícil é arrancar um elétron -> maior energia de ionização.
O potencial de ionização (energia de ionização) é a energia necessária para remover um elétron de uma espécie no estado gasoso. Em termos qualitativos, quanto maior a atração entre elétrons e núcleo (maior carga nuclear efetiva), mais difícil é arrancar um elétron -> maior energia de ionização.
Na mesma série isoeletrônica, o ionização aumenta com
. Aqui o maior
é de
(
), portanto a espécie com maior potencial de ionização entre as listadas será
, não o gás nobre
. Assim a afirmação II é falsa.
Observação intuitiva: remover um elétron de
(íon positivo muito carregado) exige muito mais energia do que remover de
neutro, porque os elétrons estão muito mais fortemente ligados ao núcleo em
.
Passo 6
Resumo das verdades:
- I: verdadeira (todos têm
elétrons). - II: falsa (maior energia de ionização é de
, não de ). - III: verdadeira (
tem o maior raio). - IV: verdadeira (
tem o menor raio).
Portanto as afirmações corretas são I, III e IV.
Resposta
e) Apenas I, III e IV.