Explique as seguintes variações nos raios atômicos e iônicos a seguir:
(a)
(b)
©
(a)
(b)
©
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente explicar por que certas sequências de raios atômicos e iônicos estão organizadas de um jeito específico. Isso envolve entender conceitos de estrutura atômica, como carga nuclear efetiva, número de elétrons e como esses fatores influenciam o tamanho dos átomos e íons. Vamos precisar usar um pouco de teoria sobre como os elétrons estão distribuídos ao redor do núcleo e como a perda ou ganho de elétrons afeta o raio.
Passo 2
Parte (a):
Quando um átomo de iodo ganha elétrons para formar
, ele fica com uma carga negativa extra. Isso significa que há mais elétrons puxando pelo núcleo, mas como a carga do núcleo não aumentou, os elétrons adicionais acabam se afastando mais uns dos outros devido à repulsão, aumentando o raio. Já quando o iodo perde elétrons para formar
, há menos elétrons sujeitos à repulsão, e a carga nuclear efetiva que cada elétron sente é maior, puxando os elétrons mais para o núcleo e diminuindo o raio. Portanto, a ordem é
.
Passo 3
Parte (b):
Aqui, estamos olhando para cátions com a mesma carga de +2, mas diferentes elementos. À medida que subimos no período na tabela periódica, o número de prótons no núcleo aumenta, o que aumenta a carga nuclear efetiva. Isso puxa os elétrons mais fortemente, diminuindo o raio iônico. Assim,
tem menos prótons que
, que por sua vez tem menos que
. Portanto, os raios iônicos diminuem conforme aumentamos a carga nuclear, resultando em
.
Passo 4
Parte ©:
Para o ferro, quando ele perde elétrons para formar cátions, a carga nuclear efetiva que os elétrons restantes sentem aumenta porque há menos elétrons para repelir uns aos outros, mas o número de prótons permanece o mesmo. Isso faz com que os elétrons sejam puxados mais fortemente para o núcleo, diminuindo o raio iônico. Assim, o ferro neutro (
) tem o maior raio, seguido por
e, por último,
, que tem o menor raio.
Resposta
Então, resumindo:
(a)
porque íons negativos têm mais elétrons que se repelem, aumentando o raio, enquanto íons positivos perdem elétrons, diminuindo o raio.
(b)
porque, com a mesma carga, elementos com mais prótons puxam os elétrons mais fortemente, resultando em raios menores.
©
porque, conforme o ferro perde elétrons e sua carga positiva aumenta, os elétrons restantes são mais fortemente atraídos pelo núcleo, reduzindo o raio.