Três elementos designados por A , B e C apresentam as seguintes configurações eletrônicas:
\begin{aligned} & A: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} \\\ & B: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{2} \\\ & C: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{5} \end{aligned}
Os raios atômicos destes elementos são 99, 160 e 231 pm (não necessariamente nessa ordem). Identifique os elementos e correlacione-os aos seus tamanhos justificando sua resposta.

Passo 1

O enunciado fornece três configurações eletrônicas e três raios atômicos (em pm) e pede para identificar os elementos correspondentes e relacioná‑los aos tamanhos. Informações dadas:
  • Configurações eletrônicas: \begin{aligned} & A:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2} \\\ & B:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{6}\;4s^{2} \\\ & C:\;1s^{2}\;2s^{2}\;2p^{6}\;3s^{2}\;3p^{5} \end{aligned}
  • Valores de raios atômicos (em pm): 99,\;160,\;231 (ordem não especificada).
  • Pedido: identificar cada elemento (nome ou símbolo) e associá‑lo ao respectivo raio, justificando.

Passo 2

Primeiro passo prático: transformar cada configuração no número de elétrons (igual ao número atômico Z para átomos neutros) e assim identificar o elemento.
  • Para A: contar elétrons: 2+2+6+2=12. Logo Z=12. O elemento de número atômico 12 é o magnésio (Mg).
  • Para B: contar elétrons: 2+2+6+2+6+2=20. Logo Z=20. O elemento de número atômico 20 é o cálcio (Ca).
  • Para C: contar elétrons: 2+2+6+2+5=17. Logo Z=17. O elemento de número atômico 17 é o cloro (Cl).
Pequena explicação didática: a configuração eletrônica listada mostra todos os elétrons do átomo; somando as ocupações das subcamadas obtém‑se o número total de elétrons, que, para um átomo neutro, é igual ao número atômico Z. Conhecendo Z identifica‑se o elemento na tabela periódica.

Passo 3

Determinar período e família (grupo) aproximados a partir da configuração para usar tendências periódicas:
  • O maior número quântico principal ocupado dá o período:
    • A tem elétrons até 3s \Rightarrow período 3.
    • C também até 3p \Rightarrow período 3.
    • B tem 4s \Rightarrow período 4.
  • A ocupação da camada externa indica a família:
    • A termina em 3s^{2} \Rightarrow família dos metais alcalino‑terrosos (grupo 2).
    • B termina em 4s^{2} \Rightarrow também grupo 2.
    • C termina em 3p^{5} \Rightarrow halogênio (grupo 17).
Breve observação útil: elementos do mesmo período (mesmo n) têm o mesmo número de camadas eletrônicas, então diferenças de raio dentro do período devem vir principalmente da variação da atração nuclear efetiva; elementos em períodos mais altos (maior n) têm uma camada extra e, portanto, tendem a ter raios muito maiores.

Passo 4

Aula curta sobre tendências de raio atômico (essencial para justificar a correspondência):
  • Tendência horizontal (da esquerda para a direita em um mesmo período): o raio atômico geralmente diminui. Por quê? Ao avançar na mesma camada principal n aumenta o número nuclear Z sem acrescentar substancialmente blindagem adicional, então a carga nuclear efetiva Z_{\text{eff}} sentida pelos elétrons da camada externa aumenta, puxando os elétrons mais para perto e reduzindo o raio.
    • Conceito rápido: Z_{\text{eff}} é a carga nuclear Z menos a blindagem S ( Z_{\text{eff}}=Z-S). Em um mesmo período, S varia pouco enquanto Z aumenta, então Z_{\text{eff}} cresce.
  • Tendência vertical (descendo um grupo): o raio atômico aumenta. Por quê? Ao descer o grupo acrescenta‑se uma camada eletrônica com maior número quântico principal n; mesmo que a carga nuclear aumente, os elétrons externos ocupam um nível mais afastado (maior tamanho radial), e a blindagem das camadas internas torna o aumento de Z menos eficaz em puxar a camada externa para perto.
Aplicando isso aos nossos elementos:
  • A (Mg, Z=12) e C (Cl, Z=17) estão no mesmo período ( n=3). Portanto espera‑se que o átomo mais à esquerda (Mg) tenha raio maior do que o mais à direita (Cl), porque Z_{\text{eff}} é maior em Cl e comprime os elétrons.
  • B (Ca, período 4) está um período abaixo de Mg (mesmo grupo que Mg), então Ca tem uma camada extra ( n=4), portanto espera‑se que Ca tenha raio muito maior que Mg e Cl.
Logo a ordem esperada dos raios é:
\text{Ca} > \text{Mg} > \text{Cl}.

Passo 5

Associar os valores numéricos dados \{99,\;160,\;231\} pm à ordem deduzida \text{Ca}>\text{Mg}>\text{Cl}:
  • O maior valor 231 pm corresponde ao cálcio (Ca, que é B).
  • O valor intermediário 160 pm corresponde ao magnésio (Mg, que é A).
  • O menor valor 99 pm corresponde ao cloro (Cl, que é C).
Verificação rápida: isso respeita a tendência vertical (Ca maior que Mg porque n maior) e a tendência horizontal no mesmo período (Mg maior que Cl porque Cl tem maior Z_{\text{eff}} e puxa os elétrons).

Passo 6

Dica de prova (fácil e prática): ao receber uma configuração:
  1. Some as ocupações para achar Z e identifique o elemento.
  2. Determine o período (maior n) e se é s‑, p‑, d‑elemento (para grupo).
  3. Compare raios usando: descer grupo → maior raio; ir para a direita no período → menor raio.
    Força — você consegue aplicar isso rápido na prova.

Resposta

A: magnésio (Mg), 160\\ \text{pm}
B: cálcio (Ca), 231\\ \text{pm}
C: cloro (Cl), 99\\ \text{pm}

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