Por que os elementos químicos ao centro do bloco d podem se ligar a mais átomos de 8 O do que os elementos químicos nas duas extremidades desse bloco?

Passo 1

O enunciado pergunta por que os elementos do centro do bloco d conseguem se ligar a mais átomos de oxigênio ( 8O) do que os elementos que estão nas extremidades desse mesmo bloco. O conteúdo aqui é a relação entre configuração eletrônica dos metais de transição, seu estado de oxidação máximo e a estequiometria de seus óxidos. Vamos precisar entender como o número de elétrons de valência (orbitais s e (n-1)d) determina o estado de oxidação máximo e, daí, o número de oxigênios que podem se ligar.

Passo 2

Cada átomo de oxigênio na forma O^2- “recebe” dois elétrons. Se um metal M atinge estado de oxidação máximo p, ele perde p elétrons. Num óxido binário genérico MxOy a neutralidade exige
xcdot(+p) + ycdot(-2) = 0
Para muitos óxidos o metal aparece isolado ( x=1) e assim p = 2y, ou, quando p é ímpar, escreve-se por exemplo M2Op, em que 2p = 2cdot p. O ponto principal é: quanto maior p, mais átomos de oxigênio serão necessários para acomodar os elétrons cedidos.

Passo 3

No bloco d, o estado de oxidação máximo teórico coincide com o número total de elétrons de valência nos orbitais ns mais (n-1)d. Esse número aumenta progressivamente desde a 3a coluna (Sc, estado máximo +3) até a 7a coluna (Mn, estado máximo +7), e depois diminui até o fim do bloco (Zn, estado máximo +2). Portanto, o valor de p atinge seu auge no centro do bloco (grupo 7) e cai nas extremidades.

Passo 4

Nas extremidades do bloco d:
– À esquerda (Sc, Ti) há poucos elétrons em (n-1)d, logo p é pequeno ( +3 em Sc, +4 em Ti).
– À direita (Cu, Zn) o subnível (n-1)d está quase ou totalmente preenchido, dificultando a remoção de muitos elétrons (Cu chega a +2 ou +3 em casos raros, Zn só faz +2).
No centro (V, Cr, Mn) existem vários elétrons não emparelhados em (n-1)d e em ns, permitindo estados de oxidação altos ( +5, +6, +7).

Passo 5

Como o número de oxigênios ligados cresce com o estado de oxidação p, os metais centrais do bloco d formam óxidos mais oxigenados. Por exemplo:
Mn: pmax=+7Rightarrow Mn2O7,
enquanto
Sc: pmax=+3Rightarrow Sc2O3, Zn: pmax=+2Rightarrow ZnO
Isso ilustra que o centro do bloco d, com p mais alto, “precisa” de mais oxigênios para neutralizar a carga positiva.

Resposta

Os elementos centrais do bloco d atingem estados de oxidação máximos maiores porque possuem mais elétrons disponíveis em ns e (n-1)d para ceder. Como cada átomo de oxigênio demanda dois elétrons, um estado de oxidação maior significa que mais átomos de O serão necessários para formar o óxido neutro. Nas extremidades, ou há poucos elétrons de valência (lado esquerdo) ou o subnível d está cheio e inerte (lado direito), limitando o número de oxigênios ligados.

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