Os metais alcalino-terrosos (Grupo 2A) comparados aos metais alcalinos do mesmo período possuem:
a) Maiores raios atômicos.
b) Menores energias de ionização.
c) Maiores densidades e maiores pontos de fusão.
d) Menor carga nuclear efetiva.
a) Maiores raios atômicos.
b) Menores energias de ionização.
c) Maiores densidades e maiores pontos de fusão.
d) Menor carga nuclear efetiva.
Passo 1
O enunciado compara os metais alcalino-terrosos (Grupo 2A) com os metais alcalinos (Grupo 1A) do mesmo período e pede que se escolha qual alternativa é correta entre:
a) Maiores raios atômicos.
b) Menores energias de ionização.
c) Maiores densidades e maiores pontos de fusão.
d) Menor carga nuclear efetiva.
a) Maiores raios atômicos.
b) Menores energias de ionização.
c) Maiores densidades e maiores pontos de fusão.
d) Menor carga nuclear efetiva.
Informações dadas (implícitas no enunciado):
- Estamos comparando dois elementos que pertencem ao mesmo período da tabela periódica, ou seja, têm o mesmo número de camadas eletrônicas, mas elementos diferentes de colunas adjacentes: um da coluna 1A (um elétron de valência) e outro da coluna 2A (dois elétrons de valência).
- As propriedades pedidas (raio atômico, energia de ionização, densidade, ponto de fusão, carga nuclear efetiva) são propriedades periódicas que dependem principalmente do número atômico
e do efeito de blindagem (screening) dos elétrons.
Passo 2
Conceito de carga nuclear efetiva e como ela é estimada (aulas rápida e prática).
- Definição: a carga nuclear efetiva
é a carga positiva efetiva “vista” por um elétron devido à atração do núcleo descontada a blindagem dos outros elétrons. - Fórmula simples e usada qualitativamente:
onde
é o número atômico (número de prótons) e
é a constante de blindagem (soma do efeito de repulsão/ocupação dos outros elétrons).
- Importante para comparação no mesmo período: os elétrons de valência estão na mesma camada principal, então
(a blindagem causada por elétrons internos) é aproximadamente a mesma para elementos adjacentes no mesmo período. Assim, ao mover-se da coluna 1A para a 2A dentro do mesmo período, aumenta em enquanto muda pouco, logo aumenta.
Passo 3
Relação entre
e raio atômico / energia de ionização (explicação passo a passo).
- Raio atômico: quanto maior
, mais fortemente o núcleo atrai os elétrons exteriores, puxando-os para mais perto e diminuindo o raio. Logo, aumento de ⇒ diminuição do raio atômico. - Energia de ionização (EI): é a energia necessária para remover um elétron do átomo no estado gasoso. Se o núcleo atrai mais fortemente os elétrons (
maior), é mais difícil retirá-los, portanto a energia de ionização aumenta. - Aplicando ao caso: metais alcalino-terrosos (Grupo 2A) têm maior
que os metais alcalinos (Grupo 1A) no mesmo período e blindagem similar ⇒ dos 2A é maior ⇒ seus raios atômicos são menores e suas energias de ionização são maiores (não menores).
Passo 4
Avaliação das alternativas (a) e (b) usando os conceitos acima.
- Alternativa (a): “Maiores raios atômicos.” — Contradiz o raciocínio: como
é maior nos 2A, eles têm raios atômicos menores que os 1A do mesmo período. Portanto (a) é falsa. - Alternativa (b): “Menores energias de ionização.” — Também contradiz o raciocínio: 2A tem maior atração sobre os elétrons, portanto energia de ionização maior, não menor. Logo (b) é falsa.
Passo 5
Por que metais alcalino-terrosos tendem a ter maiores densidades e maiores pontos de fusão que metais alcalinos do mesmo período (explicação didática).
- Ligação metálica e elétrons de valência: a resistência e a força da rede metálica dependem de quantos elétrons participam efetivamente do “mar de elétrons” metálico por átomo e de quão fortemente esses elétrons são mantidos pelo núcleo.
- Metais alcalinos (1A) têm
elétron de valência por átomo; alcalino-terrosos (2A) têm elétrons de valência por átomo. Ter mais elétrons de valência por átomo geralmente reforça a ligação metálica (maior densidade de elétrons móveis por átomo), produzindo estruturas mais compactas e ligações mais fortes. - Além disso, o maior
nos 2A aproxima os elétrons ao núcleo, aumentando a coesão interatômica. - Consequências macroscópicas: redes metálicas mais fortes e compactas ⇒ maior densidade e maior temperatura necessária para desfazer a rede ⇒ maior ponto de fusão.
- Exemplos concretos (mesmo período) para verificação prática:
- Comparando
(metálico alcalino) e (alcalino-terroso), observa-se que
- Comparando
- Comparando
e :
- Esses exemplos confirmam a tendência qualitativa: alcalino-terrosos têm densidades e pontos de fusão maiores que os alcalinos do mesmo período.
Passo 6
Avaliação da alternativa (d) e conclusão final.
- Alternativa (d): “Menor carga nuclear efetiva.” — Pelo passo 2, a carga nuclear efetiva dos metais 2A é maior que a dos 1A no mesmo período (porque
é maior e muda pouco). Logo (d) é falsa. - Restou apenas a alternativa (c), que foi justificada no passo anterior e está de acordo com os fatos experimentais e com a teoria qualitativa da ligação metálica e do efeito da carga nuclear efetiva.
Resposta
c