Explique as seguintes variações nos raios atômicos ou iônicos:
Passo 1
Beleza! O que a gente tem aqui é um exercício que pede para explicar por que determinados íons e átomos têm tamanhos diferentes entre si. A gente vai falar sobre raios atômicos e iônicos, que fazem parte da química, mais especificamente da estrutura atômica. Para resolver isso, vamos precisar entender como a carga nuclear efetiva e a quantidade de elétrons influenciam no tamanho dos átomos e íons.
Passo 2
Vamos começar com a primeira comparação:
Aqui, estamos olhando para o iodo em três formas diferentes: o íon negativo (
), o átomo neutro (
) e o íon positivo (
).
-
(íodo): Quando o iodo ganha um elétron, ele tem mais elétrons do que prótons. Isso faz com que os elétrons fiquem um pouco mais afastados do núcleo porque há mais repulsão entre eles, aumentando o raio. -
(átomo neutro): No estado neutro, o número de elétrons é equilibrado com os prótons, resultando em um tamanho intermediário. -
(íon positivo): Quando o iodo perde um elétron, há menos repulsão entre os elétrons restantes e mais carga nuclear efetiva puxando os elétrons para mais perto, reduzindo o raio.
Assim,
é maior que
, que por sua vez é maior que
.
Passo 3
Agora, vamos para a segunda comparação:
Aqui, todos são cátions com a mesma carga de +2, mas pertencem a elementos diferentes: cálcio (Ca), magnésio (Mg) e berílio (Be).
- Tendência Geral dos Raios Iônicos: Em um mesmo grupo da tabela periódica, os raios aumentam de cima para baixo. Isso acontece porque os átomos têm mais camadas de elétrons conforme descemos no grupo, aumentando o tamanho.
Aplicando isso:
-
: Está abaixo do magnésio e do berílio na tabela periódica, então tem mais camadas eletrônicas e, mesmo com a mesma carga, é maior. -
: Está no meio, com menos camadas que o cálcio, mas mais que o berílio. -
: É o mais acima dos três, com menos camadas eletrônicas, resultando no menor raio.
Portanto,
é maior que
, que é maior que
.
Passo 4
Por fim, vamos analisar:
Aqui, estamos comparando o átomo de ferro (Fe) com seus íons com cargas +2 e +3.
-
(átomo neutro): Tem mais elétrons, o que faz com que o tamanho seja maior devido à maior repulsão entre eles. -
(íon +2): Perde dois elétrons, diminuindo a repulsão e aumentando a carga nuclear efetiva sobre os elétrons restantes, fazendo o íon ser menor que o átomo neutro. -
(íon +3): Perde mais um elétron comparado ao , aumentando ainda mais a carga nuclear efetiva e puxando os elétrons ainda mais para perto, resultando no menor raio.
Então,
é maior que
, que é maior que
.
Resposta
A ordem dos raios atômicos e iônicos é explicada pela carga nuclear efetiva e pela quantidade de elétrons presentes. Assim:
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