Questão 105 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

A questão nos apresenta dois elementos químicos, o nióbio ($Z = 41$) e o tântalo ($Z = 73$), destacando que eles possuem propriedades químicas e físicas tão semelhantes que chegaram a ser confundidos na história da ciência. O nosso objetivo é identificar qual característica da organização atômica e da Tabela Periódica justifica essa grande semelhança.

Para entender isso, precisamos lembrar como a Tabela Periódica foi construída. Ela não é apenas um quadro aleatório de elementos, mas sim um verdadeiro mapa organizado com base nas propriedades dos átomos:

• Períodos (linhas horizontais): Indicam o número de camadas eletrônicas que um átomo possui. Elementos no mesmo período têm o mesmo número de "andares" de elétrons, mas suas propriedades químicas variam drasticamente da esquerda para a direita.
• Grupos ou Famílias (colunas verticais): É aqui que está o segredo da questão. Elementos que estão na mesma coluna vertical possuem a mesma configuração eletrônica na sua camada de valência (a camada mais externa). Como as reações químicas e as interações físicas dependem fundamentalmente desses elétrons mais externos, elementos com a mesma "roupa" eletrônica externa se comportam de maneira muito parecida.

Na química, costumamos dizer que "elementos da mesma família têm personalidades parecidas". O nióbio e o tântalo são metais de transição que pertencem exatamente ao mesmo grupo na Tabela Periódica (o Grupo 5). Por estarem na mesma coluna, eles apresentam a mesma quantidade de elétrons na camada de valência, o que explica a similaridade em suas aplicações tecnológicas e econômicas.

Vamos analisar rapidamente por que as outras alternativas estão incorretas:

• A e B: Falam sobre subnível $f$ e transição interna. Os elementos de transição interna são os lantanídeos e actinídeos (aquelas duas linhas separadas no fundo da tabela). O nióbio e o tântalo estão no corpo principal da tabela (bloco $d$), sendo metais de transição externa.
• D: Afirma que os elétrons mais externos estão nos níveis $4$ e $5$. Na verdade, o nióbio está no 5º período (nível $5$) e o tântalo no 6º período (nível $6$). Além disso, estar em níveis diferentes explica a diferença de tamanho entre eles, não a semelhança química.
• E: Diz que são metais alcalinos e alcalinos terrosos. Essas famílias correspondem aos Grupos 1 e 2, respectivamente, localizados no extremo esquerdo da tabela. Nióbio e tântalo estão no Grupo 5.

Portanto, a similaridade de suas propriedades deve-se ao fato de pertencerem ao mesmo grupo na Tabela Periódica.