Questão 05. Organize os elementos dos seguintes conjuntos em ordem decrescente de raio atômico:
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): Z_{\text{Esc}} = 21,\; Z_{\text{V}} = 23,\; Z_{\text{Fe}} = 26.
  • Configurações eletrônicas (úteis para entender blindagem): \text{Escândio: } [\text{Ar}]\,4s^{2}3d^{1}â, \text{Vanádio: } [\text{Ar}]\,4s^{2}3d^{3}á, \text{Ferro: } [\text{Ar}]\,4s^{2}3d^{6}.
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):
    1. Cada átomo tem carga nuclear total \,Z (número de prótons) atraindo os elétrons.
    2. A blindagem (ou efeito de crivo) pelos elétrons internos reduz essa atração efetiva sentida pelos elétrons externos; chamamos de carga nuclear efetiva \,Z_{\text{ef}}.
    3. Uma aproximação simples é \;Z_{\text{ef}} \approx Z - S, onde \,S é a constante de blindagem. Quanto maior \,Z_{\text{ef}}, mais forte a atração pelo núcleo e menor tende a ser o raio.
    4. Ao mover-se da esquerda para a direita num mesmo período, Z aumenta, mas os elétrons adicionados entram basicamente no mesmo nível energético (mesma camada principal), de modo que S não aumenta na mesma proporção — logo Z_{\text{ef}} aumenta e o raio diminui.
  • 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 Z 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: Z_{\text{Esc}}=21 < Z_{\text{V}}=23 < Z_{\text{Fe}}=26.
  • Como Z aumenta da esquerda para a direita e a blindagem adicional é relativamente pequena (elétrons 3d blindam pouco), a carga nuclear efetiva \,Z_{\text{ef}} 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 Z crescente devido ao aumento da carga nuclear efetiva; logo \text{Escândio}>\text{Vanádio}>\text{Ferro}âá.

Resposta

escândio > vanádio > ferro

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