Explique:
a variação dos raios covalentes ao longo da 1{ }^{\text {a }} série dos metais de transição ( Sc ao Zn ).

Passo 1

O enunciado pede para explicar como varia o raio covalente ao longo da primeira série dos metais de transição, ou seja, de \mathrm{Sc} a \mathrm{Zn}. O conteúdo envolve periodicidade atômica, conceito de raio covalente, carga nuclear efetiva e blindagem eletrônica pelos elétrons do subnível 3d.

Passo 2

O raio covalente é definido como metade da distância entre dois átomos idênticos unidos por ligação covalente simples. Em termos qualitativos, esse raio reflete o “tamanho” do orbitai de valência. Dois fatores principais controlam essa dimensão: a carga nuclear efetiva Z_\text{ef} que atrai os elétrons de valência e o grau de blindagem (\emph{shielding}) oferecido pelos elétrons internos, especialmente os do subnível 3d.
Ao percorrer a série de \mathrm{Sc} 3d^1\,4s^2 até \mathrm{Zn} 3d^{10}\,4s^2, aumenta o número atômico Z e, portanto, a carga nuclear verdadeira. Os elétrons 3d adicionados a cada passo não blindam bem a carga nuclear para os elétrons 4s, de modo que a carga nuclear efetiva Z_\text{ef} felt pelos elétrons de valência cresce gradualmente. Esse aumento de Z_\text{ef} faz com que o raio covalente se contraia.

Passo 3

Na prática, observa-se uma diminuição quase contínua do raio covalente desde \mathrm{Sc} até aproximadamente \mathrm{Ni}. Essa contração é chamada de “contração dos metais de transição” e decorre da adição sucessiva de elétrons 3d que pouco blindam o núcleo, elevando Z_\text{ef} e puxando os elétrons de valência mais para perto do núcleo.

Passo 4

Após \mathrm{Ni}, ao completar o subnível 3d (em \mathrm{Cu} e \mathrm{Zn}), os elétrons 3d passam a exercer maior repulsão entre si (efeito de emparelhamento) e a geometria eletrônica torna-se mais rígida. Isso alivia um pouco a contração, levando a um pequeno aumento ou estabilização do raio covalente de \mathrm{Cu} para \mathrm{Zn}.

Resposta

O raio covalente diminui de \mathrm{Sc} a \mathrm{Ni} devido ao aumento da carga nuclear efetiva não totalmente blindada pelos elétrons 3d. Depois de \mathrm{Ni}, com o preenchimento completo do subnível 3d, há um leve aumento ou estabilização do raio covalente em direção a \mathrm{Zn}, por conta do aumento da repulsão entre elétrons 3d já emparelhados.

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