Três elementos são isoeletrônicos, apresentando a seguinte configuração eletrônica:
. Foram obtidos os seguintes valores de raio atômico/iônico:
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.