Exercícios resolvidos de propriedades periódicas

Enunciado: Ordene por ordem crescente de raio atómico: Na (Z = 11), Cl (Z = 17), Mg (Z = 12).

Resolução:

1. Os três têm três camadas (2, 8, x), por isso estão no 3.º período.
2. Dentro do período, o raio diminui da esquerda para a direita. A ordem de posição é Na (grupo 1), Mg (grupo 2), Cl (grupo 17).
3. Logo o raio diminui na sequência Na, Mg, Cl. Em ordem crescente: Cl, Mg, Na.

Resposta: Cl < Mg < Na. Verificação: de Na para Cl a carga nuclear sobe de 11 para 17, com o mesmo número de camadas, por isso o átomo encolhe.

Enunciado: Qual dos elementos, Li (Z = 3) ou K (Z = 19), tem maior primeira energia de ionização? Justifique.

Resolução:

1. Ambos são metais alcalinos (grupo 1), com 1 eletrão de valência.
2. O Li tem 2 camadas; o K tem 4 camadas (2, 8, 8, 1).
3. No K o eletrão de valência está mais longe do núcleo e mais blindado pelos eletrões internos, por isso retira-se mais facilmente.

Resposta: o lítio tem maior energia de ionização. Verificação: ao descer num grupo, a energia de ionização diminui; o lítio está acima do potássio.

Enunciado: Ordene por eletronegatividade crescente: O, F, N (todos do 2.º período; Z = 8, 9 e 7).

Resolução:

1. Os três estão no mesmo período, por isso a eletronegatividade cresce com o número atómico.
2. Ordem de Z: N (7) < O (8) < F (9).

Resposta: N < O < F. Verificação: o flúor, no canto superior direito (sem contar os gases nobres), é o mais eletronegativo.

Enunciado: Compare o raio do átomo de sódio com o do ião Na⁺, e o do átomo de cloro com o do ião Cl⁻.

Resolução:

1. Na (2, 8, 1) perde o eletrão da 3.ª camada e fica Na⁺ (2, 8): perde uma camada e a atração do núcleo (11 protões) sobre 10 eletrões aumenta. Logo Na⁺ é menor do que Na.
2. Cl (2, 8, 7) ganha um eletrão e fica Cl⁻ (2, 8, 8): mesmo número de camadas, mas 17 protões atraem 18 eletrões que se repelem mais. Logo Cl⁻ é maior do que Cl.

Resposta: r(Na⁺) < r(Na) e r(Cl⁻) > r(Cl). Verificação: catiões encolhem, aniões aumentam.

Enunciado: Os iões O²⁻ (Z = 8), F⁻ (Z = 9), Na⁺ (Z = 11) e Mg²⁺ (Z = 12) têm todos 10 eletrões. Ordene-os por raio crescente.

Resolução:

1. Confirme o número de eletrões: 8 + 2 = 10; 9 + 1 = 10; 11 − 1 = 10; 12 − 2 = 10.
2. Com o mesmo número de eletrões, o raio é menor quanto maior for a carga nuclear (mais protões atraem os mesmos 10 eletrões).
3. Ordem decrescente de Z: Mg²⁺ (12), Na⁺ (11), F⁻ (9), O²⁻ (8).

Resposta: Mg²⁺ < Na⁺ < F⁻ < O²⁻. Verificação: o ião com menos protões (O²⁻) é o maior.

Enunciado: O magnésio (Z = 12) tem maior primeira energia de ionização do que o alumínio (Z = 13), apesar de o alumínio estar à sua direita. Explique.

Resolução:

1. Mg: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²; Al: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹.
2. No Mg retira-se um eletrão 3s (subcamada completa, mais estável). No Al retira-se um eletrão 3p, que está em subcamada de energia ligeiramente superior e é parcialmente blindado pelos eletrões 3s.
3. Por isso o eletrão 3p do Al sai mais facilmente, apesar de a carga nuclear ser maior.

Resposta: a energia de ionização do Mg é maior porque o eletrão a retirar do Al ocupa uma subcamada p, de energia mais alta. Verificação: o mesmo acontece com Be e B, e com N e O (no N a subcamada 2p está semipreenchida).

Enunciado: Os valores que se seguem são hipotéticos: um elemento tem energias de ionização sucessivas de 500, 4 600, 6 900 e 9 500 kJ/mol. A que grupo pertence?

Resolução:

1. Entre a 1.ª e a 2.ª energia há um salto muito grande (500 para 4 600).
2. O salto grande indica que, depois de retirado o 1.º eletrão, o seguinte pertence a uma camada interna, completa e muito mais próxima do núcleo.
3. Portanto, o elemento tem 1 eletrão de valência.

Resposta: grupo 1 (metal alcalino). Verificação: os saltos seguintes (4 600 para 6 900 e 6 900 para 9 500) são pequenos, porque os eletrões retirados já são da mesma camada interna.