Espécies químicas que apresentam o mesmo número de elétrons são denominadas isoeletrônicas. Considere os números atômicos: \mathrm{O}=8 ; \mathrm{F}=9 ; \mathrm{Ne}=10 ; \mathrm{Al}=13 ; \mathrm{Si}=14 ; \mathrm{P}=15. Analise as espécies a seguir: \mathrm{O}^{2-}, \mathrm{F}^{-}, \mathrm{Ne}, \mathrm{Al}^{3+}, \mathrm{Si}^{4+} e \mathrm{P}^{3-}. Indique as espécies que são isoeletrônicas entre si. Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado fornece as espécies e os números atômicos abaixo:
  • Espécies: \mathrm{O}^{2-},\\ \mathrm{F}^{-},\\ \mathrm{Ne},\\ \mathrm{Al}^{3+},\\ \mathrm{Si}^{4+},\\ \mathrm{P}^{3-}.
  • Números atômicos (dados): \mathrm{O}=8,\\ \mathrm{F}=9,\\ \mathrm{Ne}=10,\\ \mathrm{Al}=13,\\ \mathrm{Si}=14,\\ \mathrm{P}=15.
O que se pede: indicar quais dessas espécies são isoeletrônicas entre si e justificar (ou seja, mostrar quem tem o mesmo número de elétrons).

Passo 2

Definição e fórmula prática para contar elétrons (a coisa que se usa na prova):
  • Uma espécie é isoeletrônica de outra quando elas têm o mesmo número de elétrons.
  • Para um átomo ou íon com número atômico Z e carga elétrica q (carga positiva para cátions, negativa para ânions), o número de elétrons N_e é dado por
N_e = Z - q.
Explicação da fórmula: se a carga é +n (íon positivo, cátions), então q=+n e N_e=Z-n (perdeu n elétrons). Se a carga é -n (íon negativo, ânions), então q=-n e N_e=Z-(-n)=Z+n (ganhou n elétrons). Se é neutro, q=0 e N_e=Z.

Passo 3

Aplicando a fórmula a cada espécie — conto passo a passo (uso os Z dados):
  • \mathrm{O}^{2-}: Z=8,\\ q=-2. Logo
N_e(\mathrm{O}^{2-}) = 8 - (-2) = 8 + 2 = 10.
  • \mathrm{F}^{-}: Z=9,\\ q=-1. Logo
N_e(\mathrm{F}^{-}) = 9 - (-1) = 9 + 1 = 10.
  • \mathrm{Ne} (neutro): Z=10,\\ q=0. Logo
N_e(\mathrm{Ne}) = 10 - 0 = 10.
  • \mathrm{Al}^{3+}: Z=13,\\ q=+3. Logo
N_e(\mathrm{Al}^{3+}) = 13 - 3 = 10.
  • \mathrm{Si}^{4+}: Z=14,\\ q=+4. Logo
N_e(\mathrm{Si}^{4+}) = 14 - 4 = 10.
  • \mathrm{P}^{3-}: Z=15,\\ q=-3. Logo
N_e(\mathrm{P}^{3-}) = 15 - (-3) = 15 + 3 = 18.

Passo 4

Interpretação e justificação final:
  • As cinco espécies \mathrm{O}^{2-},\\ \mathrm{F}^{-},\\ \mathrm{Ne},\\ \mathrm{Al}^{3+},\\ \mathrm{Si}^{4+} têm todas 10 elétrons. Portanto são isoeletrônicas entre si.
  • A espécie \mathrm{P}^{3-} tem 18 elétrons, não é isoeletrônica com as anteriores; ela é isoeletrônica com o gás nobre \mathrm{Ar} (que tem Z=18).
  • Comentário didático rápido sobre configurações: quem tem 10 elétrons apresenta configuração eletrônica \,1s^2\,2s^2\,2p^6 (configuração do Ne), enquanto quem tem 18 elétrons apresenta \,1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 (configuração do Ar). Assim, o critério de isoeletronicidade é simplesmente ter o mesmo número total de elétrons.

Passo 5

Dica prática para a prova (amigo que te anima): olhe o número atômico e some o módulo da carga se for ânion, ou subtraia a carga se for cátion. Em poucos segundos você terá o número de elétrons e identifica grupos isoeletrônicos. Vai dar certo — respira, confia e repete esse cálculo rápido nas próximas questões.

Resposta

\mathrm{O}^{2-},\\ \mathrm{F}^{-},\\ \mathrm{Ne},\\ \mathrm{Al}^{3+} e \mathrm{Si}^{4+} são isoeletrônicas entre si (cada uma tem 10 elétrons).
\mathrm{P}^{3-} não é isoeletrônica com essas (tem 18 elétrons; é isoeletrônica com \mathrm{Ar}).

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