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selênio (Se), de número atômico
, e o enxofre (
), de número atômico
, pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica. Responda:
a) Escreva as configurações eletrônicas na forma condensada desses elementos.
b) Compare as camadas de valência dos dois elementos, indicando semelhanças e diferenças.
c) Ambos formam ânions na natureza. Compare os tamanhos dos ânions
e
, qual deles possui maior raio e por quê?
a) Escreva as configurações eletrônicas na forma condensada desses elementos.
b) Compare as camadas de valência dos dois elementos, indicando semelhanças e diferenças.
c) Ambos formam ânions na natureza. Compare os tamanhos dos ânions
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre os elementos selênio e enxofre, que pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica. As informações dadas:
- Número atômico do selênio:
. - Número atômico do enxofre:
.
As perguntas são:
a) Escrever as configurações eletrônicas na forma condensada (usando o gás nobre precedente).
b) Comparar as camadas de valência dos dois elementos, indicando semelhanças e diferenças.
c) Comparar os tamanhos dos ânions e
: qual tem maior raio e por quê?
a) Escrever as configurações eletrônicas na forma condensada (usando o gás nobre precedente).
b) Comparar as camadas de valência dos dois elementos, indicando semelhanças e diferenças.
c) Comparar os tamanhos dos ânions
Passo 2
Vamos lembrar como montar configurações eletrônicas (mini-aula prática).
- Cada elétron ocupa um orbital seguindo a ordem de energia (princípio de Aufbau). A ordem usual até o selênio é:
- O princípio de exclusão de Pauli diz que cada orbital comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- A regra de Hund diz que, ao preencher orbitais degenerados (como os três
), primeiro se coloca um elétron em cada orbital com spins paralelos antes de emparelhar.
Agora aplicamos isso contando elétrons até o número atômico de cada elemento.
Enxofre:
. Contagem:
(total 10 elétrons) +
(12) +
(16).
Selênio: . Contagem: preenchemos até
(18 elétrons = gás nobre
), depois
(20),
(30),
(34).
Selênio:
Passo 3
Escrevendo as configurações na forma condensada (usando o gás nobre precedente, que é a forma pedida):
a)
a)
- Enxofre:
- Selênio:
(Explicação curta:
representa a configuração do neônio
— isto economiza escrita;
representa
.)
Passo 4
Comparação das camadas de valência — teoria e aplicação passo a passo.
- O que são elétrons de valência? São os elétrons na camada de maior número quântico principal
que participam das ligações químicas (basicamente os elétrons das subcamadas e mais externas). - Identificando as camadas de valência:
- Para
com configuração , a camada de valência é e a configuração de valência é . - Para
com configuração , a camada de valência é e a configuração de valência é . Note que os elétrons são internos (camada ) e normalmente não são contados como valência simples nesse contexto.
- Para
- Semelhanças:
- Ambos têm a mesma configuração eletrônica externa em termos de tipo:
. Ou seja, ambos têm elétrons de valência ( em e em ). - Por isso exibem propriedades químicas semelhantes (mesmo grupo: família dos calcogênios), como tendência a ganhar dois elétrons para completar a camada
.
- Ambos têm a mesma configuração eletrônica externa em termos de tipo:
- Diferenças:
- O número quântico principal
da camada de valência é diferente: para e para . Isso faz com que os orbitais de valência do selênio sejam mais espaçados (mais distantes do núcleo). - A presença de
em atua como camada interna cheia; elétrons fazem um escudo parcial do núcleo, mas não tão eficaz quanto elétrons / . Isso modifica um pouco o efeito do núcleo sobre os elétrons de valência, mas a diferença principal entre S e Se é o nível maior em Se, elevando o tamanho das orbitais de valência.
- O número quântico principal
Passo 5
Comparação dos tamanhos dos ânions
e
— explicando por que um é maior.
- Primeiro, o que acontece ao formar
? O átomo ganha dois elétrons, aumentando a repulsão eletrônica na nuvem e geralmente aumentando o raio em relação ao átomo neutro. - Contagem de elétrons após ganhar
elétrons: -
: átomo neutro tem elétrons, então tem elétrons — é isoeletrônico com ( ). -
: átomo neutro tem elétrons, então tem elétrons — é isoeletrônico com ( ).
-
- Dois fatores que determinam o raio iônico:
- Número de camadas eletrônicas (nível de energia principal mais externo): quanto maior
, maior a distância média dos elétrons ao núcleo. - Carga nuclear efetiva (
): maior carga atrai elétrons com mais força, reduzindo o raio; porém, o aumento de camadas costuma dominar a tendência ao descer um grupo.
- Número de camadas eletrônicas (nível de energia principal mais externo): quanto maior
- Aplicando aos nossos ânions:
-
tem os elétrons de valência em (isoeletrônico com krônio), enquanto tem valência em (isoeletrônico com argônio). Mesmo que o selênio tenha mais prótons no núcleo, a presença da camada extra ( ) coloca a nuvem eletrônica mais distante do núcleo; assim, a tendência geral na tabela periódica é que íons aumentam de tamanho ao descer um grupo.
-
- Valores típicos (tabelados) para mostrar a diferença quantitativa:
Esses são valores aproximados em coordenação comum; eles confirmam que é maior que .
Passo 6
Resumo rápido e palavra de ânimo: você já tem a configuração condensada, sabe identificar valência como
para ambos (com
diferente), e entendeu por que ao ganhar dois elétrons o selênio forma um ânion maior — é por causa da camada mais externa com
que amplia a nuvem eletrônica apesar do maior número de prótons. Vai dar bom na prova — está pegando o raciocínio!
Resposta
a)
b) Ambos têm configuração de valência do tipo
(ou seja,
elétrons de valência). Diferença: em
a valência é
(
), em
é
(
); além disso
tem os
como eletros internos que afetam ligeiramente o blindamento.
c)
possui maior raio do que
, porque os elétrons externos de
ocupam níveis com
(mais afastados do núcleo) enquanto em
ocupam
; valores típicos aproximados:
.