Propriedades Periódicas: Introdução, Raio Atômico e Raio Iônico
1. O que são Propriedades Periódicas?
Propriedades periódicas são características dos elementos químicos que apresentam variações regulares e previsíveis ao longo da tabela periódica.
Isso se deve à organização dos elementos pelo aumento do número atômico, que reflete a repetição periódica de configurações eletrônicas semelhantes em intervalos definidos.
Em outras palavras, são características que, ao serem comparadas entre elementos de um mesmo período, elas respeitam o crescimento do número atômico.
No entanto, ao mudar de período, elas "resetam", quebrando o padrão esperado e iniciando um novo ciclo, que só resetará após uma nova mudança de período.
Vamos pegar um exemplo e colocar em outras palavras, para ficar mais claro.
Se você for comparar o tamanho do raio atômico de todos os elementos do 2° período, começando no lítio (grupo 1) e terminando no neônio (grupo 18),
você notará que o raio diminui com o aumento do grupo (da esquerda para a direita).
Porém, ao retornar para o grupo 1 no período seguinte (sódio, elemento do 3° período do grupo 1),
o raio não diminui do argônio para o potássio, ele na verdade aumenta.
Agora dentro do 3° período, ao aumentar o grupo, o raio se torna cada vez menor comparado ao raio do sódio, só voltando a aumentar no potássio.
Conseguiu entender por que chamamos de periódico?
As principais propriedades periódicas que vamos estudar são:
- Raio atômico
- Raio iônico
- Energia de ionização
- Afinidade eletrônica
- Eletronegatividade
- Eletropositividade
Toda propriedade periódica segue um padrão quando comparado dentro de um mesmo período ou quando comparado dentro de um mesmo grupo.
Esses padrões são as informações que você precisa memorizar nesse assunto.
Neste capítulo, focaremos no raio atômico e no raio iônico.
2. Raio Atômico: O Tamanho dos Átomos
O raio atômico é a distância entre o núcleo de um átomo e a sua camada de valência (a última camada ocupada por elétrons).
Sendo mais nerd, a definição verdadeira do raio atômico é a metade da distância entre dois núcleos de átomos vizinhos de um mesmo elemento químico.
Padrão dos Períodos
O raio atômico diminui da esquerda para a direita.
Isso acontece porque a carga nuclear efetiva aumenta (a quantidade de prótons no núcleo), puxando os elétrons para cada vez mais perto do núcleo.
Exemplo do segundo período:Raio (Li) > Raio (Be) > Raio (B) > ... > Raio (Ne).
Padrão das Famílias
O raio atômico aumenta de cima para baixo nas famílias.
Isso ocorre porque os elementos embaixo possuem mais níveis de energia, mais camadas.
Isso faz com que a distância entre o núcleo e o elétron mais externo, da última camada, seja maior.
Exemplo do grupo 1:
Raio (H) < Raio (Li) < Raio (Na) < Raio (K) < Raio (Rb) < Raio (Cs) < Raio (Fr).
3. Raio Iônico: Tamanho de Íons
Quando um átomo ganha ou perde elétrons, ele se transforma em um íon, e seu tamanho muda consideravelmente.
Cátions
São íons com carga positiva, formados pela perda de elétrons.
Eles são sempre menores que o átomo neutro, por dois motivos:
A perda de elétrons reduz a repulsão entre eles.
A carga nuclear efetiva puxa os elétrons restantes para mais perto do núcleo.
Exemplo: O átomo de sódio (Na) tem um raio maior que o íon Na⁺ ($R_{Na}$ = 186 pm e $R_{Na^+}$ = 102 pm).
Ânions
São íons com carga negativa, formados pelo ganho de elétrons.
Eles são sempre maiores que o átomo neutro, pois o aumento no número de elétrons gera mais repulsões entre eles, expandindo o raio.
Exemplo: O átomo de cloro (Cl) tem um raio menor que o íon Cl⁻ ($R_{Cl}$ = 99 pm e $R_{Cl^-}$ = 181 pm).
4. Comparando Átomos Isoeletrônicos e Tamanhos de Raios
A pergunta mais feita em provas quando o assunto é raio iônico é comparar raios de átomos isoeletrônicos.
Átomos ou íons isoeletrônicos possuem o mesmo número de elétrons, mas seus tamanhos diferem devido ao número de prótons no núcleo:
Como acabamos de ver, se todos têm a mesma quantidade de elétrons, quanto maior for a carga negativa do átomo, maior será o raio.
Outra maneira de raciocinar é: quanto maior o número de prótons, menor será o raio.
Isso ocorre porque você terá mais carga positiva puxando para o núcleo a mesma quantidade comparativa de carga negativa.
Sendo assim, se na sua prova pedir para você colocar em ordem crescente os seguintes raios:
$Mg^{2+$$ (12 prótons), $Na^+$ (11 prótons), $O^{2-}$ (8 prótons), $F^-$ (9 prótons):
A sua resposta seria, em ordem crescente de raios: $Mg^{2+$$ < $Na^+$ < $F^-$ < $O^{2-}$.
(Se você for conferir na tabela periódica: $R_{Mg^{2+}}$ = 72 pm; $R_{Na^+}$ = 102 pm; $R_{F^-}$ = 133 pm; $R_{O^{2-}}$ = 140 pm).
5. Exceções de Raio Atômico
Isso é bem específico, vai depender do quão aprofundado seu professor vai querer cobrar esse assunto.
Família 13
A ordem esperada seria: Raio (B) < Raio (Al) < Raio (Ga) < Raio (In) < Raio (Tl).
A ordem real é: Raio (B) < Raio (Ga) < Raio (Al) < Raio (Tl) < Raio (In).
