Questão 69 Unesp 2022 - 1ª fase - dia 2 - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 69

Propriedades periódicas Íons

Mineração oceânica

A abundância de lítio na forma de íons nas águas dos oceanos é cerca de 5000 vezes maior do que na crosta terrestre, o que tem estimulado a mineração oceânica. No entanto, apesar de mais abundante nas águas dos mares do que na crosta terrestre, o lítio nos oceanos está presente em concentrações extremamente baixas, cerca de 0,2 parte por milhão (ppm). Íons maiores, como sódio, magnésio e potássio, estão presentes na água do mar em concentrações muito mais altas que a do íon Li+. Isso tem inviabilizado a extração de lítio dessa mistura, de forma técnica ou economicamente viável.

Esse desafio acaba de ser vencido por uma equipe de pesquisadores da Arábia Saudita, que utilizam uma célula eletroquímica contendo uma membrana cerâmica porosa, que permite a passagem dos íons de lítio, mas bloqueia eficientemente os íons dos outros elementos citados.

(www.inovacaotecnologica.com.br. Adaptado.)

Organizando em ordem crescente de tamanho os íons maiores do que o lítio, citados no texto, tem-se:

a)	sódio – magnésio – potássio.
b)	potássio – sódio – magnésio.
c)	magnésio – sódio – potássio.
d)	sódio – potássio – magnésio.
e)	magnésio – potássio – sódio.

Resolução

Os elementos sódio (Na) e potássio (K) são metais alcalinos (grupo 1, família IA) e, conforme a ditribuição eletrônica a seguir, apresentam 1 elétron na camada de valência (destaque em negrito):

$_{11} N a = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{1}_{19} K = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{1}$

O elemento magnésio (Mg) é um metal alcalino terroso (grupo 2, família IIA), portanto, apresenta 2 elétrons na camada de valência:

$_{12} M g = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2}$

Os metais apresentam alta eletropositividade e, portanto, tendem a perder os elétrons da camada de valência formando cátions estáveis com octeto completo (8 elétrons na última camada, destacados em negrito abaixo):

$_{11} N a^{+} = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6}_{19} K^{+} = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6}_{12} M g^{2 +} = 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6}$

Analisando as distribuições eletrônicas dos íons Na⁺, K⁺ e Mg²⁺, podemos concluir que o íon potássio apresenta o maior raio atômico visto que possui mais camadas eletrônicas (3 camadas no total)

Os íons sódio e magnésio possuem o mesmo número de camadas (2 camadas) e são isoeletrônicos (10 elétrons), no entanto, a carga nuclear do íon magnésio é maior, isto é, possui mais prótons que o sódio. Sendo assim, a força de atração sobre os elétrons é mais intensa resultando em menor raio ( $r a i o_{M g^{2 +}} < r a i o_{N a^{+}}$ ).

Em ordem crescente, teremos:

$r a i o_{M g^{2 +}} < r a i o_{N a^{+}} < r a i o_{K^{+}}$