Três elementos são isoeletrônicos, apresentando a seguinte configuração eletrônica: 1 s^2 2 s^2 2 p^6. Foram obtidos os seguintes valores de raio atômico/iônico: 57 pm, 70 pm e 140 ppm . a) Indique a que grupo eles pertencem (Número atômico dos elementos são 8, 12 e 13). b) explique essa diferença no raio.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre três elementos que são isoeletrônicos, ou seja, têm a mesma configuração eletrônica: . Além disso, temos os valores dos raios atômicos/iónicos: 57 pm, 70 pm e 140 pm, e os números atômicos dos elementos são 8, 12 e 13. O que precisamos fazer é:
a) Identificar a que grupo cada elemento pertence na tabela periódica.
b) Explicar por que esses raios são diferentes apesar de serem isoeletrônicos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa ser isoeletrônico. Isoeletrônico são átomos ou íons que têm o mesmo número de elétrons, ou seja, a mesma configuração eletrônica. No nosso caso, todos têm , que são 10 elétrons no total.
Agora, vamos olhar os números atômicos: 8, 12 e 13. Esses números representam o número de prótons no núcleo de cada elemento. Mas como estamos falando de íons para serem isoeletrônicos com 10 elétrons, precisamos ajustar esses números para encontrar os íons correspondentes.

Passo 3

Vamos calcular a carga de cada íon:
  • Elemento com número atômico 8 (Oxigênio): Para ter 10 elétrons, precisa ganhar 2 elétrons, formando o íon .
  • Elemento com número atômico 12 (Magnésio): Para ter 10 elétrons, precisa perder 2 elétrons, formando o íon .
  • Elemento com número atômico 13 (Alumínio): Para ter 10 elétrons, precisa perder 3 elétrons, formando o íon .

Passo 4

Agora, vamos identificar a que grupo cada íon pertence:
  • : O oxigênio está no Grupo 16 (ou VIA) da tabela periódica.
  • : O magnésio está no Grupo 2 (ou IIA).
  • : O alumínio está no Grupo 13 (ou IIIA).

Passo 5

Para a parte b), precisamos explicar por que os raios desses íons são diferentes, mesmo sendo isoeletrônicos. A chave aqui é a carga nuclear efetiva, que é a atração que o núcleo exerce nos elétrons.
Todos os íons têm 10 elétrons, mas O tem 8 prótons, Mg tem 12 prótons e Al tem 13 prótons. Quanto maior o número de prótons, maior é a atração sobre os elétrons, puxando-os mais para o núcleo e diminuindo o raio.
Por isso:
  • O , com menos prótons, tem um raio maior (140 pm).
  • Mg , com mais prótons que o oxigênio, tem um raio menor (70 pm).
  • Al , com ainda mais prótons, tem o menor raio (57 pm).

Resposta

a) Os íons pertencem aos seguintes grupos da tabela periódica:
  • pertence ao Grupo 16 (VIA).
  • pertence ao Grupo 2 (IIA).
  • pertence ao Grupo 13 (IIIA).
b) A diferença nos raios se deve à carga nuclear efetiva. Embora os íons sejam isoeletrônicos, o alumínio tem mais prótons no núcleo, atraindo os elétrons mais fortemente e resultando em um raio menor. O magnésio, com menos prótons que o alumínio, tem um raio intermediário, e o oxigênio, com ainda menos prótons, apresenta o maior raio entre eles.

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