Escreva o em ordem crescente de raio (
e K).
Passo 1
O enunciado dá as espécies
,
,
,
e
e pede que eu as organize em ordem crescente de raio (do menor para o maior). O enunciado também já sugere a sequência
mas vamos verificar e justificar passo a passo por que essa ordem está correta.
Passo 2
Primeiro vamos anotar para cada espécie o número atômico
(número de prótons) e o número de elétrons. Isso é informação básica que vem da tabela periódica e de como cargas ionicas afetam elétrons:
Observação: todos os símbolos numéricos e variáveis foram escritos em TeX conforme pedido.]
Passo 3
Agora uma ideia importante: espécies que têm o mesmo número de elétrons são chamadas isoelectrônicas. Das espécies acima,
,
,
e
têm todas
elétrons — ou seja, são isoelectrônicas entre si. A espécie
tem
elétrons, portanto NÃO é isoelectrônica com essas quatro.
Passo 4
Regra útil para comparar raios entre espécies isoelectrônicas: quando duas ou mais espécies têm o mesmo número de elétrons, a que tiver maior número de prótons (maior
) atrai os elétrons com mais força e, portanto, terá menor raio. Em palavras simples: mais carga positiva no núcleo “puxa” os mesmos elétrons mais pra dentro, encolhendo o tamanho.
Aplicando isso às quatro espécies com
elétrons, usamos seus
:
Como
, o raio cresce quando
diminui. Logo, entre essas quatro:
Passo 5
Agora comparemos
com as demais. A diferença crítica é que
neutro tem
elétrons, com o elétron mais externo ocupando o nível quântico principal
(camada
). Já as espécies isoelectrônicas com
elétrons têm seus elétrons ocupando até
. Em geral, adicionar um elétron em uma camada com número quântico principal maior (
maior) aumenta bastante o tamanho do átomo, porque a densidade eletrônica se estende mais para longe do núcleo.
Portanto, mesmo que
tenha
(entre
e
), o fato de ter um elétron em
faz com que seu raio seja maior do que o das espécies com elétrons somente até
. Assim
será o maior da lista.
Passo 6
Juntando os resultados do Passo 4 e do Passo 5, temos a ordem completa do menor para o maior raio:
Essa ordem é consistente com as regras: entre isoelectrônicos ordena-se pelo
(maior
menor raio) e qualquer átomo com elétrons em nível mais externo (
maior) tende a ser maior.
Passo 7
Resumo didático rápido para lembrar na prova:
- Cátions (prótons fixos, menos elétrons) geralmente menores que o átomo neutro correspondente.
- Ânions (mais elétrons) geralmente maiores que o átomo neutro correspondente.
- Para espécies isoelectrônicas, comparar
: maior → menor raio. - Presença de elétrons em camada com
maior (ex.: em K) aumenta muito o raio.