Explique por que o raio covalente do Germânio ( 122 pm ) é muito próximo do raio covalente do Silício ( 117 pm ), embora o Germânio tenha 18 elétrons a mais do que o Silício.

Passo 1

O enunciado pede para entender por que o raio covalente do Germânio ( 122 pm) é muito próximo do raio covalente do Silício ( 117 pm)), mesmo o Germânio tendo 18 elétrons a mais. O conteúdo envolve periodicidade, número de camadas eletrônicas, blindagem (shielding) e carga nuclear efetiva.

Passo 2

Comparando as configurações eletrônicas:
O Silício tem configuração [Ne],3s^2,3p^2, ou seja, três camadas eletrônicas ( n=1,2,3).
O Germânio tem configuração [Ar],3d^10,4s^2,4p^2, ou seja, quatro camadas ( n=1,2,3,4).
Em princípio, adicionar uma camada faria o raio covalente do Germânio ser bem maior que o do Silício.

Passo 3

Entretanto, as 10 elétrons 3d do Germânio fazem uma blindagem muito ineficiente da carga nuclear. Isso significa que os elétrons de valência ( 4s,4p) “sentem” quase toda a atração do núcleo com número atômico Z=32. Em termos de carga nuclear efetiva ( Zef):
Zef approx Z - S,
onde S é a blindagem pelos elétrons internos. Como 3d blinda pouco, S não cresce tanto, logo Zef em Germânio fica relativamente alto, puxando seus elétrons de valência para mais perto do núcleo.

Passo 4

O resultado é uma “contração” do tamanho atômico acima do esperado só pela adição da camada n=4. Esse fenômeno é análogo à contração dos lantânideos (onde os elétrons 4f blindam mal), mas aqui ocorre com os elétrons 3d. Consequentemente, o raio covalente do Germânio fica só ligeiramente maior que o do Silício.

Resposta

A proximidade entre 122 pm e 117 pm decorre do fato de os elétrons 3d do Germânio blindarem mal o núcleo, de modo que a carga nuclear efetiva sobre os elétrons de valência do Germânio fica alta e comprime suas camadas externas, aproximando seu raio covalente do valor do Silício.

Exercícios relacionados