Questão 05. Organize os elementos dos seguintes conjuntos em ordem decrescente de raio atômico:
escândio, vanádio, ferro;
escândio, vanádio, ferro;
Passo 1
O enunciado pede: organizar, em ordem decrescente de raio atômico, os elementos escândio, vanádio e ferro.
Informações dadas (valores que vou usar ao longo da solução):
- Elementos: escândio, vanádio, ferro.
- Números atômicos (peguei esses valores da tabela periódica):
. - Configurações eletrônicas (úteis para entender blindagem):
, , .
Pergunta explícita a responder: em que ordem, do maior para o menor, estão os raios atômicos desses três elementos?
Passo 2
O que é “raio atômico” e qual tendência principal da tabela periódica que precisamos lembrar.
- Definição prática: o raio atômico é uma medida do tamanho de um átomo; em metais e elementos de mesma família/linha usa-se frequentemente raio metálico ou covalente, mas qualitativamente serve a mesma ideia: átomo maior = elétrons mais “afastados” do núcleo.
- Tendência importante (que vamos usar): ao percorrer um mesmo período da esquerda para a direita, o raio atômico tende a diminuir. Ao descer numa coluna (grupo), o raio tende a aumentar.
- Por que isso acontece (explicação física, passo a passo):
- Cada átomo tem carga nuclear total
(número de prótons) atraindo os elétrons. - A blindagem (ou efeito de crivo) pelos elétrons internos reduz essa atração efetiva sentida pelos elétrons externos; chamamos de carga nuclear efetiva
. - Uma aproximação simples é
, onde é a constante de blindagem. Quanto maior , mais forte a atração pelo núcleo e menor tende a ser o raio. - Ao mover-se da esquerda para a direita num mesmo período,
aumenta, mas os elétrons adicionados entram basicamente no mesmo nível energético (mesma camada principal), de modo que não aumenta na mesma proporção — logo aumenta e o raio diminui.
- Cada átomo tem carga nuclear total
- Observação sobre os metais de transição: os elétrons adicionais entram em orbitais d. Esses elétrons d fazem blindagem menos eficaz do que elétrons das camadas internas, então o aumento de
ainda causa uma contração do raio — ou seja, a tendência de diminuição do raio ao longo do período permanece.
Passo 3
Aplicando a tendência e a física aos três elementos do enunciado.
- Todos os três elementos pertencem ao mesmo período (período 4) da tabela periódica. Portanto, a regra “da esquerda para a direita o raio diminui” é a chave aqui.
- Compare os números atômicos:
. - Como
aumenta da esquerda para a direita e a blindagem adicional é relativamente pequena (elétrons 3d blindam pouco), a carga nuclear efetiva aumenta na sequência Escândio → Vanádio → Ferro. Assim, a atração nucleo-elétron aumenta e os elétrons ficam mais “apertados” ao passo que avançamos para a direita. - Conclusão qualitativa imediata: o maior raio será o do elemento mais à esquerda (escândio) e o menor será o do mais à direita (ferro), com o vanádio no meio.
Passo 4
Comentário adicional didático (para fixar a ideia e te dar segurança para a prova).
- Pense assim: todos têm a mesma “altura de degrau” principal (mesma camada eletrônica externa), mas o núcleo vai ficando mais positivo (mais prótons). Se a blindagem não cresce tanto, o núcleo puxa mais forte — átomo encolhe.
- Em transição, adicionar elétrons 3d não compensa muito a maior carga do núcleo, por isso o raio ainda diminui.
- Se precisar justificar rapidamente numa prova: escreva que todos estão no mesmo período 4, e que o raio decresce com
crescente devido ao aumento da carga nuclear efetiva; logo .
Resposta
escândio > vanádio > ferro