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.

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.
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 Z 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 \,Z_{\text{eff}}\, 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:
Z_{\text{eff}} = Z - S,
onde \,Z\, é o número atômico (número de prótons) e \,S\, 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 \,S\, (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, Z aumenta em +1 enquanto S muda pouco, logo \,Z_{\text{eff}}\, aumenta.

Passo 3

Relação entre \,Z_{\text{eff}}\, e raio atômico / energia de ionização (explicação passo a passo).
  • Raio atômico: quanto maior \,Z_{\text{eff}}\,, mais fortemente o núcleo atrai os elétrons exteriores, puxando-os para mais perto e diminuindo o raio. Logo, aumento de \,Z_{\text{eff}}\, ⇒ 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 ( \,Z_{\text{eff}}\, maior), é mais difícil retirá-los, portanto a energia de ionização aumenta.
  • Aplicando ao caso: metais alcalino-terrosos (Grupo 2A) têm maior Z que os metais alcalinos (Grupo 1A) no mesmo período e blindagem similar ⇒ Z_{\text{eff}} 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 \,Z_{\text{eff}}\, 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 1 elétron de valência por átomo; alcalino-terrosos (2A) têm 2 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 \,Z_{\text{eff}}\, 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 \text{Na} (metálico alcalino) e \text{Mg} (alcalino-terroso), observa-se que \rho(\text{Na}) \approx 0{,}97\\ \text{g·cm}^{-3},\quad \rho(\text{Mg}) \approx 1{,}74\\ \text{g·cm}^{-3},
T_{\text{f}}(\text{Na}) \approx 98^\circ\text{C},\quad T_{\text{f}}(\text{Mg}) \approx 650^\circ\text{C}.
  • Comparando \text{K} e \text{Ca}: \rho(\text{K}) \approx 0{,}86\\ \text{g·cm}^{-3},\quad \rho(\text{Ca}) \approx 1{,}55\\ \text{g·cm}^{-3},
T_{\text{f}}(\text{K}) \approx 63^\circ\text{C},\quad T_{\text{f}}(\text{Ca}) \approx 842^\circ\text{C}.
  • 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 Z é maior e S 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

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