Selecionar a melhor opção e explique resumidamente o motivo da escolha. Qual entre estes elementos possuem:
a. Menor raio: Sc, Ti, V
b. Maior volume:
c. Menor energia de ionização: K, Rb, Cs
d. Maior afinidade eletrônica:
e. Maior energia necessária para remover um elétron:
a. Menor raio: Sc, Ti, V
b. Maior volume:
c. Menor energia de ionização: K, Rb, Cs
d. Maior afinidade eletrônica:
e. Maior energia necessária para remover um elétron:
Passo 1
O enunciado pede para escolher, em cada item, qual dos elementos/íons indicados satisfaz a propriedade pedida, e justificar resumidamente. As perguntas e os conjuntos são:
a. Menor raio entre
.
b. Maior volume entre .
c. Menor energia de ionização entre .
d. Maior afinidade eletrônica entre .
e. Maior energia necessária para remover um elétron entre .
b. Maior volume entre
c. Menor energia de ionização entre
d. Maior afinidade eletrônica entre
e. Maior energia necessária para remover um elétron entre
Informações relevantes (dados intrínsecos às escolhas que usaremos): os elementos citados pertencem a uma mesma família ou período em vários itens, e alguns são espécies isoeletrônicas (
têm o mesmo número de elétrons). Nada mais foi fornecido; vamos usar as tendências periódicas e conceitos de carga efetiva, blindagem e configuração eletrônica.
Passo 2
Conceito e aplicação para o item (a): por que o raio varia ao percorrer um período.
- Conceito: ao mover-se da esquerda para a direita num mesmo período, o número atômico
aumenta e mais prótons atraem os elétrons. A blindagem pelos elétrons adicionados na mesma camada não compensa totalmente o aumento de , então a carga nuclear efetiva aumenta e os elétrons são puxados mais para perto — o raio atômico tende a diminuir ao longo do período. - Aplicação:
tem , tem , tem . Todos estão no mesmo período. Como aumenta, o menor raio será o de maior , portanto o menor raio é de .
Passo 3
Conceito e aplicação para o item (b): isoeletônicos e tamanho/volume.
- Conceito: espécies isoeletrônicas têm o mesmo número total de elétrons; o tamanho entre elas é determinado principalmente pela carga nuclear (mais prótons atraem os mesmos elétrons mais fortemente, resultando em raio menor). Assim, quanto maior o número atômico
(mais prótons) para a mesma distribuição eletrônica, menor o raio/volume. - Aplicação: contei os elétrons:
(Z=16, elétrons = 18), (Z=18, elétrons = 18), (Z=20, elétrons = 18). Todos têm 18 elétrons (isoeletrônicos). Ordem de aumento de carga nuclear: . Logo ordem de tamanhos (maior → menor) é . Portanto o maior volume é de .
Passo 4
Conceito e aplicação para o item (c): tendência da energia de ionização numa família.
- Conceito: energia de ionização (EI) é a energia necessária para remover um elétron do átomo neutro no estado gasoso. Descendo uma família (grupo), o elétron a ser removido está, em média, em um nível com maior número quântico principal
(mais longe do núcleo) e a blindagem aumentou; portanto a atração efetiva diminui e a EI tende a diminuir ao descer o grupo. - Aplicação:
(potássio), (rubídio) e (césio) estão na mesma família (metais alcalinos). A energia de ionização diminui de → → . A menor EI é de .
Passo 5
Conceito e aplicação para o item (d): afinidade eletrônica entre halogênios e exceção.
- Conceito: afinidade eletrônica (AE) mede a energia liberada quando um átomo no estado gasoso capta um elétron. Em termos gerais, AE aumenta (mais positiva em magnitude) ao subir num grupo e ao ir para a direita num período; halogênios têm AE muito alta porque ao ganhar um elétron alcançam configuração estável de gás nobre.
- Observação importante (exceção prática): embora
seja o mais eletronegativo, a afinidade eletrônica experimental de é ligeiramente maior (mais energética) que a de . A razão: ao adicionar um elétron em (configuração 1s2 2s2 2p5), o elétron extra entra no compacto orbital muito próximo ao núcleo e sofre forte repulsão dos elétrons já presentes, reduzindo a energia liberada; no (orbitais ) essa repulsão é menor e a energia liberada ao captar um elétron é um pouco maior. - Aplicação: entre
, a maior afinidade eletrônica é de .
Passo 6
Conceito e aplicação para o item (e): energias de ionização sucessivas e configuração eletrônica do cobre.
- Conceito: energias de ionização sucessivas aumentam à medida que mais elétrons são removidos, porque a espécie fica mais positivamente carregada e os elétrons remanescentes estão atraídos com mais força (maior
por elétron). Assim, geralmente remover um elétron de uma espécie com carga positiva requer mais energia do que remover de uma neutra. - Configurações: escrever as elétrons relevantes ajuda a ver de onde se removeu/removerá elétron:
-
(neutro): configuração aproximada . -
: (o elétron 4s é removido primeiro). -
: .
-
- Aplicação: para remover mais um elétron de cada espécie (isto é, para gerar
de , para gerar de , ou para gerar de ), a energia exigida cresce com a carga positiva. Portanto a maior energia é necessária para remover um elétron de (tirar um elétron de de uma espécie já com carga é mais difícil do que das outras duas).
Passo 7
Resumo rápido (para fixar): motivos-chaves usados
- (a) mesmo período → maior
→ menor raio → . - (b) isoeletrônicos → maior
→ menor raio → é o maior. - (c) mesma família → descer a família reduz EI →
. - (d) halogênios com exceção experimental
por repulsão no orbital pequeno → . - (e) maior carga positiva → maior energia necessária (sucessivas IE aumentam) →
.