Qual das opções abaixo apresenta a comparação errada relativa aos raios de átomos e de íons?
a) raio do \mathrm{Na}^{+}<raio do Na
b) raio do \mathrm{Na}^{+}< raio do \mathrm{F}^{-}
c) raio do \mathrm{F}^{-}<raio do \mathrm{Mg}^{2+}
d) raio do \mathrm{F}^{-}<raio do \mathrm{O}^{2-}
e) raio do \mathrm{Mg}^{2+}< raio do \mathrm{O}^{2-}

Passo 1

O enunciado dá cinco comparações entre raios de átomos e íons e pede para identificar qual delas está errada. As opções são:
a) raio do \mathrm{Na}^{+}< raio do \mathrm{Na}
b) raio do \mathrm{Na}^{+}< raio do \mathrm{F}^{-}
c) raio do \mathrm{F}^{-}< raio do \mathrm{Mg}^{2+}
d) raio do \mathrm{F}^{-}< raio do \mathrm{O}^{2-}
e) raio do \mathrm{Mg}^{2+}< raio do \mathrm{O}^{2-}
Informações relevantes (que vamos usar):
  • Números atômicos: \;Z(\mathrm{Na})=11,\;Z(\mathrm{F})=9,\;Z(\mathrm{Mg})=12,\;Z(\mathrm{O})=8.
  • Vamos comparar raios de íons/átomos e usar contagem de elétrons e carga nuclear efetiva para isso.

Passo 2

Conceitos essenciais (explicados devagar, como numa cola de prova):
  • Quando um átomo perde elétrons e vira cátion, geralmente o raio diminui porque há menos repulsão entre elétrons e, às vezes, se perde toda uma camada eletrônica. Exemplo: perder o elétron mais externo aproxima os elétrons restantes do núcleo.
  • Quando um átomo ganha elétrons e vira ânion, o raio aumenta porque a repulsão eletrônica cresce (mais elétrons no mesmo espaço).
  • Isoeletrônicos: espécies que têm o mesmo número total de elétrons. Para espécies isoeletrônicas, o raio depende principalmente da carga nuclear total Z: quanto maior Z, mais forte é a atração sobre os mesmos elétrons, e menor é o raio. Isso é a ideia intuitiva da carga nuclear efetiva.

Passo 3

Contagem de elétrons de cada espécie (isto é crucial para ver isoeletronicidade):
  • Na atômico: \mathrm{Na} tem Z=11\Rightarrow elétrons =11.
  • \mathrm{Na}^{+}: perdeu 1 elétron \Rightarrow elétrons =10.
  • \mathrm{F}^{-}: ganhou 1 elétron, Z=9\Rightarrow elétrons =10.
  • \mathrm{Mg}^{2+}: perdeu 2 elétrons, Z=12\Rightarrow elétrons =10.
  • \mathrm{O}^{2-}: ganhou 2 elétrons, Z=8\Rightarrow elétrons =10.
Observação importante: \mathrm{Na}^{+},\;\mathrm{F}^{-},\;\mathrm{Mg}^{2+},\;\mathrm{O}^{2-} todos têm 10 elétrons; portanto são isoeletrônicos (mesma configuração eletrônica: \;1s^{2}2s^{2}2p^{6}, tipo néon).

Passo 4

Aplicando a regra dos isoeletrônicos (ordenação por Z):
  • Para as espécies com 10 elétrons, quanto maior o Z, menor o raio. Assim, comparando os Z: Z(\mathrm{Mg})=12,\quad Z(\mathrm{Na})=11,\quad Z(\mathrm{F})=9,\quad Z(\mathrm{O})=8.Logo, em ordem de raio crescente (do menor para o maior): \mathrm{Mg}^{2+} < \mathrm{Na}^{+} < \mathrm{F}^{-} < \mathrm{O}^{2-}.
Isto resume a física: mesmo número de elétrons, mais prótons puxam com mais força, deixando o íon menor.

Passo 5

Verificação de cada alternativa usando as regras e a ordem encontrada:
  • a) \mathrm{Na}^{+}<\mathrm{Na}. Verdadeiro: cátion menor que átomo neutro porque perdeu um elétron externo (configuração fechada) — verdade.
  • b) \mathrm{Na}^{+}<\mathrm{F}^{-}. Verdadeiro: pela ordem isoeletrônica acima \mathrm{Na}^{+} (Z=11) é menor que \mathrm{F}^{-} (Z=9).
  • c) \mathrm{F}^{-}<\mathrm{Mg}^{2+}. Pela ordem encontrada \mathrm{Mg}^{2+} é o menor e \mathrm{F}^{-} é maior, então dizer \mathrm{F}^{-}<\mathrm{Mg}^{2+} é falso. Portanto esta comparação está errada.
  • d) \mathrm{F}^{-}<\mathrm{O}^{2-}. Verdadeiro: da ordem \mathrm{F}^{-}<\mathrm{O}^{2-}.
  • e) \mathrm{Mg}^{2+}<\mathrm{O}^{2-}. Verdadeiro: \mathrm{Mg}^{2+} é o menor dentre os isoeletrônicos; \mathrm{O}^{2-} é o maior.

Passo 6

Conclusão e explicação curta e amigável: a única opção que contradiz a ordem correta de raios (baseada em número de elétrons e carga nuclear) é a opção (c). Então a comparação errada é a (c). Força aí — entender isoeletrônicos e a ideia de “mais prótons = puxa mais = menor raio” resolve muita confusão desse tipo.

Resposta

(c)

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