Explique a variação do raio de um átomo e seu respectivo íon (cátion e ânion).
Para um átomo e seu cátion, ocorre uma diminuição do reio ao perder elétrons por tem-se uma aumento da carga nuclear efetiva, já para um átomo e seu ânion ocorre um aumento no tamanho devido ao aumento da carga eletrônica.
Passo 1
O enunciado pede para explicar como varia o raio ao formar o cátion e o ânion de um mesmo átomo. O conteúdo é tendência periódica de raios atômicos e iônicos, envolvendo dois conceitos principais: a carga nuclear efetiva e a repulsão entre elétrons.
Passo 2
O raio atômico é a distância média entre o núcleo e a camada mais externa de elétrons. A carga nuclear efetiva,
, é a carga do núcleo percebida por cada elétron, aproximada por
onde
é o número atômico e
é o fator de blindagem dos outros elétrons.
Passo 3
Para formar um cátion, retira-se um ou mais elétrons do átomo neutro. Isso provoca dois efeitos simultâneos:
- Diminui
, pois há menos elétrons para fazer blindagem. - Aumenta
por elétron remanescente.
Com elétrons mais fortemente atraídos pelo núcleo e menor repulsão entre camadas, o raio iônico do cátion é menor que o do átomo neutro.
Passo 4
Para formar um ânion, adiciona-se um ou mais elétrons ao átomo neutro. Isso causa:
- Aumento de
, pois há mais elétrons para fazer blindagem. - Aumento da repulsão elétron-elétron na camada externa.
Esses elétrons extras ficam menos presos ao núcleo (menorpor elétron) e se afastam mais, resultando num raio iônico do ânion maior que o do átomo neutro.
Resposta
O cátion é menor que o átomo neutro porque, ao perder elétrons, a carga nuclear efetiva por elétron aumenta e reduz a repulsão eletrônica. O ânion é maior que o átomo neutro porque, ao ganhar elétrons, a blindagem e a repulsão entre elétrons aumentam, expandindo a nuvem eletrônica.