Justifique as seguintes afirmações:
Ao descermos num grupo o raio atômico aumenta consideravelmente com o aumento do número de camadas. Entretanto o raio atômico da prata (
período) é igual ao do ouro (
período), apesar destes elementos pertencerem a períodos diferentes.
Ao descermos num grupo o raio atômico aumenta consideravelmente com o aumento do número de camadas. Entretanto o raio atômico da prata (
Passo 1
Beleza, bora lá! O exercício pede pra justificar duas coisas de química inorgânica:
- Por que, descendo num mesmo grupo da tabela, o raio atômico geralmente aumenta com mais camadas eletrônicas?
- Mesmo assim, o raio da prata (5º período) dá praticamente o mesmo que o do ouro (6º período). Temos que explicar esse “empato” de prata e ouro, apesar de um pertencer ao 5º e outro ao 6º período.
Conteúdo envolvido: tendência dos raios atômicos na tabela periódica, efeito de blindagem (shielding), contração dos lantanídeos e efeitos relativísticos.
Passo 2
Primeiro, a regra geral:
Quando a gente desce num grupo (coluna) da tabela, adicionamos camadas eletrônicas. Cada camada nova deixa os elétrons mais “longe” do núcleo e, por causa dos elétrons internos já lá, a carga efetiva sentida pelos elétrons externos até diminui um pouco (efeito de blindagem). Então o átomo “incha” e o raio cresce. Isso explica por que o raio atômico aumenta consideravelmente de cima pra baixo num grupo.
Quando a gente desce num grupo (coluna) da tabela, adicionamos camadas eletrônicas. Cada camada nova deixa os elétrons mais “longe” do núcleo e, por causa dos elétrons internos já lá, a carga efetiva sentida pelos elétrons externos até diminui um pouco (efeito de blindagem). Então o átomo “incha” e o raio cresce. Isso explica por que o raio atômico aumenta consideravelmente de cima pra baixo num grupo.
Passo 3
No caso da prata (Ag), que está no 5º período e grupo 11, ela tem configuração eletrônica até
. Já o ouro (Au), no 6º período mesmo grupo, é
. Pela regra chata, o Au deveria ser bem maior, já que tem uma camada a mais (a 6ª).
Passo 4
Mas aí entra a primeira “pegadinha”: a contração dos lantanídeos. Entre o
e o Au, acontecem os preenchimentos dos
. Os elétrons
são ruins de dar blindagem (shielding) – eles quase não “escondem” a carga do núcleo para quem está na camada 6s. Isso faz a carga nuclear efetiva no Au ficar maior do que o esperado, “puxando” o 6s mais pra dentro e reduzindo o tamanho do átomo.
Passo 5
Agora, a segunda “pegadinha” top de linha: os efeitos relativísticos. O ouro tem carga nuclear bem alta (Z=79). Isso faz os elétrons mais internos e especialmente o orbital
se moverem muito rápido, exigindo correções da relatividade (aumentando sua massa relativística). O resultado é uma contração extra do orbital
, encolhendo ainda mais o átomo de ouro.
Resposta
Por causa da contração dos lantanídeos (
fraca no shielding) somada aos efeitos relativísticos que comprimem o orbital
, o raio atômico do ouro fica tão “espremido” que acaba ficando virtualmente igual ao da prata, apesar do Au estar num período acima.