1. 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:
  • 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 Z 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 n (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
Z_{\text{eff}} = Z - S,
onde Z é o número atômico (número de prótons) e S é uma medida da blindagem (ou apantalamento) causada pelos outros elétrons.
  • Explicação das variáveis:
    • Z: número de cargas positivas no núcleo (prótons).
    • S: quantidade de carga que as demais camadas/eletrons “bloqueiam” do elétron considerado; é uma medida do efeito de blindagem.
    • Z_{\text{eff}}: carga efetiva que realmente puxa o elétron externo.

Passo 4

Por que Z_{\text{eff}} aumenta ao longo de um período:
  • Ao avançar em um período, Z aumenta porque se adiciona prótons ao núcleo.
  • Os elétrons que são adicionados estão, em geral, na mesma camada principal (mesmo n). 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 n) não blindam tão eficientemente uns aos outros quanto os elétrons das camadas internas. Ou seja, S cresce pouco quando se soma um elétron na mesma camada.
  • Consequência: Z aumenta mais que S, logo Z_{\text{eff}} = Z - S aumenta ao ir da esquerda para a direita no período.

Passo 5

Ligue isso ao tamanho do átomo (o motivo físico):
  • Quando Z_{\text{eff}} 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 Z_{\text{eff}}; de forma simplificada:
F \propto \frac{Z_{\text{eff}} e^2}{r^2},
onde e é a carga elementar e r é a distância núcleo–elétron média. Se a atração aumenta, o equilíbrio energia/força move os elétrons para uma distância média menor r. Resultado: o raio atômico diminui.
  • Outra forma: a energia potencial atrativa aproximada \propto -\dfrac{Z_{\text{eff}} e^2}{r}. Aumentar Z_{\text{eff}} permite alcançar um valor de energia mais baixo com elétrons mais próximos, portanto o estado de menor energia tem menor r.

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 n=2. O núcleo adiciona prótons: Z passa de 3 (Li) até 9 (F).
  • Os elétrons internos (a camada 1s) permanecem com 2 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 ( Z aumenta) enquanto o nível de energia principal n não muda; a blindagem não compensa totalmente o aumento de Z; assim a carga nuclear efetiva Z_{\text{eff}} 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 Z aumenta enquanto os elétrons ocupam a mesma camada (mesmo n), de modo que a blindagem S aumenta pouco; assim a carga nuclear efetiva Z_{\text{eff}}=Z-S cresce, atraindo os elétrons externos mais fortemente e reduzindo a distância média núcleo–elétron (ou seja, o raio).

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