Explique por que
e
possuem propriedades químicas semelhantes.
Passo 1
O que o enunciado pede: explicar por que
(com
) e
(com
) possuem propriedades químicas semelhantes.
Informações dadas:
- Número atômico de sódio:
. - Número atômico de potássio:
.
O objetivo agora é mostrar, passo a passo e de forma didática, quais conceitos da estrutura eletrônica e da tabela periódica explicam essa semelhança e dar exemplos de comportamentos químicos parecidos.
Passo 2
Entendendo o conceito-chave: elétrons de valência.
Explicação didática:
- Átomos têm elétrons distribuídos em camadas (níveis) e subníveis:
etc. A ordem de preenchimento segue o princípio de Aufbau (preencher primeiro os orbitais de menor energia). - Os elétrons mais externos (os que estão na camada de maior número quântico principal) são chamados elétrons de valência; eles determinam em grande parte a química do elemento porque são os mais fáceis de perder, ganhar ou compartilhar.
- Dois elementos com o mesmo número de elétrons de valência, em orbitais análogos, tendem a apresentar propriedades químicas semelhantes, porque reagem formando espécies com configuração eletrônica externa parecida.
Passo 3
Colocando na prática: configurações eletrônicas de
e
.
Escrevendo as configurações (pegando
do enunciado):
- Para
( ):
- Para
( ):
Observação clara e didática: ambos têm exatamente um elétron no orbital
mais externo:
em
e
em
. Esses são os elétrons de valência responsáveis pelas reações químicas mais importantes desses átomos.
Passo 4
Consequência direta: tendência a formar cátions
e atingir configuração de gás nobre.
Explicação e exemplos:
- Ao perderem esse elétron
, os átomos alcançam uma configuração eletrônica mais estável (de gás nobre):
- Ambos formam íons
de forma muito favorecida. Isso explica porque tanto quanto participam de reações típicas de metais alcalinos: formam sais iônicos com halogênios, hidróxidos fortes, reagem vigorosamente com água, etc.
Passo 5
Ligando isso à tabela periódica: posição no mesmo grupo.
Explicação didática:
- Na tabela periódica, elementos com o mesmo número de elétrons de valência ficam na mesma coluna (grupo). Sódio e potássio estão no mesmo grupo (grupo
, os alcalinos). - Elementos do mesmo grupo têm química semelhante por compartilharem a mesma configuração de valência (a diferença é apenas o número de camadas internas preenchidas).
Passo 6
Exemplos de reações e propriedades semelhantes (escritas explicitamente).
Reações com água:
Formação de haletos:
- Note o padrão: ambos formam hidróxidos solúveis e fortes (
, ) e haletos iônicos típicos ( , ).
Passo 7
Pequenas diferenças — por que não são idênticos, só semelhantes.
Conceitos e explicação:
- Embora tenham o mesmo tipo de elétron de valência (
), há diferenças nas energias e nos tamanhos: -
tem mais camadas preenchidas que , portanto maior raio atômico. - A energia de ionização de
é um pouco menor que a de (tendência geral: a energia de ionização diminui ao descer um grupo), então reage com água de maneira ainda mais fácil/vigorosa que .
-
- Essas diferenças quantitativas (reatividade, densidade, ponto de fusão, etc.) decorrem da maior distância do elétron de valência ao núcleo e do efeito de blindagem (eletros internos), mas não alteram o tipo qualitativo de química (formação de
, sais iônicos, bases fortes).
Passo 8
Resumo didático para decorar e usar na prova (fórmula mental).
- Regra curta: elementos no mesmo grupo têm a mesma configuração de valência; por isso têm química semelhante.
- Para
e : ambos são (um elétron de valência) → formam facilmente → reações típicas de metais alcalinos. - Lembrete prático: quando vir dois elementos do mesmo grupo, espere comportamento químico análogo; diferenças virão por tendências periódicas (raio, energia de ionização, eletronegatividade).
Resposta
Porque ambos são elementos do grupo
(alcalinos) e têm configuração de valência
:
e
; essa única diferença de camada interna faz com que ambos percam facilmente um elétron para formar íons
e, por isso, exibam qualitativamente as mesmas propriedades químicas (formação de
, reações com água, sais iônicos etc.), com pequenas variações quantitativas devido ao maior raio e menor energia de ionização de
.