Discorra sobre a variação dos raios covalentes dos elementos do grupo 4:
C Si Ge Sn Pb
Raio Covalente |l|l|l|l|l|l| hline & C & Si & Ge & Sn & Pb hline Raio Cova<=nte $(A)$ & 0,77 & 1,17 & 1,22 & 1,40 & 1,46 hline 0,77 1,17 1,22 1,40 1,46

Passo 1

O enunciado pede para a gente “discutir a variação dos raios covalentes” dos elementos do grupo 4 (C, Si, Ge, Sn e Pb) cujos valores estão dados em Ångström.
Conteúdo: propriedades periódicas (raio atômico/covalente) e como elas mudam ao descer um grupo na Tabela Periódica.
O que vamos usar:
  • Definição de raio covalente
  • Conceito de número quântico principal (camadas eletrônicas)
  • Noção de carga nuclear efetiva ( Zef) e blindagem de elétrons
  • Efeitos de contração por elétrons d e efeitos relativísticos em átomos pesados

Passo 2

Antes de tudo, o que é raio covalente?
Quando dois átomos iguais formam uma ligação covalente simples, a gente mede a distância entre os núcleos e divide por 2. Esse valor é o raio covalente. Em notação, se a distância núcleo-núcleo for d, então
rcov = d2
É uma medida prática do “tamanho” que o átomo ocupa quando está ligado a outro igual.

Passo 3

Agora, por que esse raio muda dentro de um grupo?
  1. Conforme descemos no grupo, o número quântico principal n aumenta (C: n=2, Si: n=3, Ge: n=4, Sn: n=5, Pb: n=6).
  2. Mais n significa mais camadas eletrônicas, logo elétrons “ficam mais longe” do núcleo, aumentando o raio.

Passo 4

Mas não é só “mais camadas = sempre muito maior”. Tem também o lance da carga nuclear efetiva, Zef, que é a atração real sentida por um elétron de valência:
Zef = Z - S,
onde Z é o número de prótons e S é o fator de blindagem dos elétrons internos. Se a blindagem fosse perfeita, a gente esperaria um crescimento suave do raio.

Passo 5

Entretanto, em elementos como Ge, Sn e Pb, entramos no território dos elétrons d (e até f em Pb). Esses elétrons ‘d’ fazem uma blindagem ruim, ou seja, mesmo tendo mais camadas, o núcleo continua “puxando” um pouco forte os elétrons de valência, o que reduz a expansão do raio esperada. Além disso, em Pb rolam efeitos relativísticos que contraem ainda mais as camadas internas.

Passo 6

Vamos comparar com os valores dados:
C (0,77 Å) → Si (1,17 Å) → Ge (1,22 Å) → Sn (1,40 Å) → Pb (1,46 Å).
  • De C a Si: bom aumento, pois pula n=2to3.
  • De Si a Ge: sobe bem pouco (1,17→1,22) por conta dos elétrons 3 d mal blindando.
  • De Ge a Sn: volta a subir mais (1,22→1,40) porque pula pra camada n=5.
  • De Sn a Pb: sobe bem pouco (1,40→1,46) por causa dos elétrons 4 d/5 d e dos efeitos relativísticos que “contraem” Pb.

Resposta

O raio covalente aumenta, de modo geral, ao descer o grupo 4 (C→Pb) porque cada elemento ganha uma camada eletrônica extra, mas esse aumento não é linear. As subcamadas d (blindagem ruim) e os efeitos relativísticos em átomos pesados (Pb) suavizam a expansão do raio.

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