- Explique por quê:
a) o raio atômico diminui ao longo de um período
Passo 1
O enunciado pede: explique por que o raio atômico diminui quando se vai da esquerda para a direita ao longo de um mesmo período da tabela periódica.
Informações relevantes dadas / implicadas pelo enunciado:
Informações relevantes dadas / implicadas pelo enunciado:
- Estamos comparando átomos que pertencem ao mesmo período (mesma linha) da tabela periódica.
- Ao percorrer um período da esquerda para a direita o número atômico
aumenta (cada elemento tem um próton a mais no núcleo). - Os elétrons adicionados ao longo de um período ocupam, em geral, orbitais com o mesmo número quântico principal
(ou seja, a “camada” principal não aumenta).
Passo 2
Definição clara do que é “raio atômico” (para evitar confusão):
- “Raio atômico” é uma medida do tamanho efetivo de um átomo. Não existe um limite rígido para a nuvem eletrônica, então usa-se convenções (raio covalente, raio metálico, raio de van der Waals). O que interessa aqui é a tendência geral: a distância média entre o núcleo e os elétrons mais externos diminui ao avançar num período.
- Intuição: se o núcleo “puxa” mais forte os elétrons externos, a nuvem eletrônica fica mais contraída e o raio diminui.
Passo 3
Apresentando a ideia central — carga nuclear efetiva:
- O fator que controla o quanto os elétrons ficam “próximos” do núcleo é a atração elétrica núcleo-elétron. Essa atração depende da carga positiva efetiva sentida pelo elétron. Definimos a carga nuclear efetiva por
onde
é o número atômico (número de prótons) e
é uma medida da blindagem (ou apantalamento) causada pelos outros elétrons.
- Explicação das variáveis:
-
: número de cargas positivas no núcleo (prótons). -
: quantidade de carga que as demais camadas/eletrons “bloqueiam” do elétron considerado; é uma medida do efeito de blindagem. -
: carga efetiva que realmente puxa o elétron externo.
-
Passo 4
Por que
aumenta ao longo de um período:
- Ao avançar em um período,
aumenta porque se adiciona prótons ao núcleo. - Os elétrons que são adicionados estão, em geral, na mesma camada principal (mesmo
). Isso significa que o número de elétrons internos (que fazem a blindagem mais forte) não aumenta: a blindagem principal vem das camadas internas já existentes. - Os elétrons da mesma camada (mesmo
) não blindam tão eficientemente uns aos outros quanto os elétrons das camadas internas. Ou seja, cresce pouco quando se soma um elétron na mesma camada. - Consequência:
aumenta mais que , logo aumenta ao ir da esquerda para a direita no período.
Passo 5
Ligue isso ao tamanho do átomo (o motivo físico):
- Quando
aumenta, a atração eletrostática que puxa os elétrons externos para perto do núcleo aumenta. Em linguagem de física simples, a força coulombiana que atrai um elétron ao núcleo aumenta com ; de forma simplificada:
onde
é a carga elementar e
é a distância núcleo–elétron média. Se a atração aumenta, o equilíbrio energia/força move os elétrons para uma distância média menor
. Resultado: o raio atômico diminui.
- Outra forma: a energia potencial atrativa aproximada
. Aumentar permite alcançar um valor de energia mais baixo com elétrons mais próximos, portanto o estado de menor energia tem menor .
Passo 6
Exemplo concreto e intuitivo (período 2: Li → Be → B → C → N → O → F):
- Em todos esses elementos os elétrons de valência ficam no mesmo nível
. O núcleo adiciona prótons: passa de (Li) até (F). - Os elétrons internos (a camada
) permanecem com elétrons para todos esses elementos, então a blindagem principal não muda. Como consequência, o puxão efetivo do núcleo sobre os elétrons de valência aumenta na sequência, e o raio atômico decresce de Li para F. - Esse exemplo mostra de forma prática o que foi exposto nas etapas anteriores.
Passo 7
Observações sobre pequenas exceções e detalhes finos (não atrapalham a tendência geral):
- Existem pequenas irregularidades locais (por exemplo, entre N e O a variação pode ser menor do que entre outros pares) devido a efeitos de emparelhamento eletrônico e repulsões entre elétrons da mesma subcamada. Essas variações são detalhes finos; a tendência geral de queda do raio ao longo do período se mantém.
- Também vale lembrar que diferentes definições de “raio” (covalente, iônico, de van der Waals) podem dar números diferentes, mas todas costumam mostrar a mesma tendência qualitativa ao longo do período.
Passo 8
Resumo final e dica de memorização (para prova):
- Regra curta e fácil de lembrar: ao mover-se da esquerda para a direita num período, o núcleo fica mais positivo (
aumenta) enquanto o nível de energia principal não muda; a blindagem não compensa totalmente o aumento de ; assim a carga nuclear efetiva aumenta e “puxa” os elétrons para mais perto — o raio diminui. - Dica: pense “mais prótons, mesma camada → nuvem eletrônica puxada para dentro”.
Resposta
O raio atômico diminui ao longo de um período porque o número atômico
aumenta enquanto os elétrons ocupam a mesma camada (mesmo
), de modo que a blindagem
aumenta pouco; assim a carga nuclear efetiva
cresce, atraindo os elétrons externos mais fortemente e reduzindo a distância média núcleo–elétron (ou seja, o raio).