Nos elementos da primeira série de transição do Sc ao Zn , há uma pequena queda no raio atômico do Sc passando pelo Ti até o V, daí então os valores flutuam na faixa de 0,124 a 0,133 Å pelo resto da série. Explique por que os raios atômicos se mantém razoavelmente constante ao logo dos elementos do bloco d.
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que na primeira série de transição (Sc, Ti, V … até Zn) o raio atômico cai um pouquinho de Sc a V e daí fica mais ou menos parado entre 0,124 e 0,133 Å. A matéria é química inorgânica, função do raio atômico e efeito do número atômico e do “escudo” eletrônico. Para resolver vamos precisar entender:
- O que é raio atômico.
- Como o número nuclear efetivo (Zₑₑf) varia na Tabela Periódica;
- Por que elétrons d não blindam bem o núcleo nem aumentam tanto o repulsão entre si.
Passo 2
Antes de mais nada, “raio atômico” é basicamente a distância média entre o núcleo e a camada mais externa de elétrons. Quanto maior o “puxão” do núcleo sobre esses elétrons, menor o raio. Esse puxão efetivo a gente chama de número nuclear efetivo, dado por:
onde Z é o número atômico (carga real do núcleo) e S é a constante de blindagem (quantos elétrons internos “tampam” esse puxão).
Passo 3
Quando a gente vai de Sc (Z=21) a V (Z=23), estamos adicionando prótons (aumenta Z) e colocando elétrons nos orbitais 3d, que não fazem um escudo eficiente. Logo, S não cresce tanto quanto Z, então
aumenta e o raio diminui um pouco.
Passo 4
A partir de V em diante, continuamos aumentando Z e adicionando elétrons 3d. Mas agora há duas forças em jogo:
- Aumento de
(tende a contrair o raio). - Aumento da repulsão entre os elétrons d (tende a expandir o raio).
Como os orbitais d são espalhados espacialmente e fazem uma blindagem ruim, o incremento de prótons e de elétrons d se “equilibra”: a atração nuclear maior é compensada pela repulsão eletrônica crescente. O resultado é que o raio fica flutuando num valor praticamente constante.
Resposta
Os raios atômicos do bloco d da primeira série de transição variam pouco porque o aumento do número nuclear efetivo (que contrai os elétrons) é quase compensado pela maior repulsão entre os elétrons d (que os afasta), já que elétrons d blindam pouco o núcleo e interagem fortemente entre si.