Aula 4 - Aprov

5/14/2018 Aula 4 - Aprov - slidepdf.com

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A TABELA PERIÓDICA

A tabela periódica ou classificaçãoperiódica dos elementos é um arranjo quepermite não só verificar as característicasdos elementos e suas repetições, mastambém fazer previsões.Em 1869, um professor de Química daUniversidade de São Petersburgo (Rússia),Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907),estava escrevendo um livro sobre oselementos conhecidos na época — cercade 63 —,cujas propriedades ele haviaanotado em fichas separadas.Ao trabalhar com suas fichas, elepercebeu que, organizando os elementosem função da massa de seus átomos

(massa atômica), determinadaspropriedades se repetiam diversas vezes,isto é, eram propriedades periódicas.Mendeleev organizou os elementos compropriedades semelhantes em colunasverticais, chamadas grupos ou famílias, eem linhas horizontais, chamadas períodos,emordem crescente de MA (massa atômica),em que as propriedades variam.Naquela época, os químicos ainda nãosabiam da existência de prótons eelétrons,portanto também não conheciam adistribuição dos elétrons na eletrosfera.Em 1913, o inglês Moseley (1887-1915)

verificou que as propriedades de cadaelemento eram determinadas pelo númerode prótons, ou seja, pelo número atômico(Z).Sabendo-se que em um átomo o númerode prótons é igual ao número de elétrons,ao fazermos suas distribuiçõeseletrônicas, verificamos que a semelhançade suas propriedades químicas estárelacionada com o número de elétrons desua camada de valência, ou seja,pertencem à mesma família.

Com base nessa constatação, foi propostaa tabela periódica atual, na qual oselementos químicos:• estão dispostos em ordem crescente denúmero atômico (Z);• originam os períodos na horizontal (emlinhas);• originam as famílias ou os grupos navertical (em colunas).

ORGANIZAÇÃO DA TABELA PERIÓDICA

Atualmente, a apresentação mais comumda Classificação Periódica é a aquela onde

cada elemento ocupa um quadradinho ou“casa” da tabela. Os elementos sãoagrupados de acordo com a coluna (família

ou grupo) e linha (período) em que selocalizam.

PeríodosAs sete linhas horizontais, que aparecemna tabela, são denominadas períodos.Devemos notar que:• No 6º período, a terceira ”casa” contém15 elementos (do lantânio ao lutécio), quepor comodidade estão indicados numalinha fora e abaixo da tabela; começandocom o lantânio, esses elementos formam achamada série dos lantanídios.• Analogamente, no 7º período, a terceira“casa” também contém 15 elementosquímicos (do actínio até o laurêncio), queestão indicados na segunda linha fora e

abaixo da tabela; começando com oactínio, eles formam a série dos actinídios.

Famílias ou gruposA tabela periódica atual é constituída por18 famílias.A forma de representar as famíliasproposta pela IUPAC no final da década de80 é as indicando por algarismos arábicosde 1 a 18.Antes dessa resolução as famílias eramindicadas por um algarismo romano,seguido das letras A e B, por exemplo, IA,IIA, VB. Essas letras A e B indicavam aposição do elétron mais energético nossubníveis. Atualmente as letras A e B

foram eliminadas.Devemos assinalar que algumas famíliastêm nomes especiais, a saber:Número

da coluna

Elementos Nome da

família

1 Li, Na, K,Rb, Cs, Fr

Metaisalcalinos (doárabe alcali,“cinza deplantas”)

2 Be, Mg, Ca,Sr, Ba, Ra

Metaisalcalino-terrosos (otermo“terroso”refere-se a

“existir naterra”)

16 O, S, Se, Te,Po

Calcogênios(“formadores de cobre”,poisminérios decobrecontêmoxigênio ouenxofre)

17 F, Cl, Br, I,At

Halogênios(“formadores de sais”)

18 He, Ne, Ar,Kr, Xe, Rn

Gasesnobres (ouraros, ouinertes)

CURSO APROV(Química Inorgânica)

Aula 4Prof°: Maria Adum

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É ainda importante considerar osseguintes aspectos:• O hidrogênio (H-1), embora apareça nacoluna 1A, não é um metal alcalino. Aliás,o hidrogênio é tão diferente de todos osdemais elementos químicos que, emalgumas classificações, prefere-se colocá-lo fora da Tabela Periódica.• O alumínio (Al-13) é chamadofrequentemente de metal terroso, pois éum constituinte encontrado na terra e nobarro comum. Essa designação seestende, às vezes, aos demais elementosda coluna 3A (Ga, In, Tl).• Quando a família não tem nome especial,é costume chamá-la pelo nome do

primeiro elemento que nela aparece; porexemplo, os da coluna 5A são chamadosde elementos da família ou do grupo donitrogênio.• As colunas A são as mais importantes databela. Seus elementos são denominadoselementos típicos, ou característicos, ourepresentativos da Classificação Periódica.Em cada coluna A, a semelhança depropriedades químicas entre os elementosé máxima.• Os elementos das colunas 3B, 4B, 5B,6B, 7B, 8B, 1B e 2B constituem oschamados elementos de transição. Noteque, em particular, a coluna 8B é umacoluna tripla.

• Outra separação importante, existentena Classificação Periódica, é a que divideos elementos em metais, não-metais (ouametais), semimetais e gases nobres,como podemos ver a seguir.

Os metais são elementos sólidos (exceto omercúrio), em geral duros, com brilhocaracterístico — denominado brilhometálico —, densos, de pontos de fusão ede ebulição altos, bons condutores decalor e de eletricidade, maleáveis (podemser transformados em lâminas finas),

dúcteis (podem ser transformados em fiosfinos) e que formam íons positivos(cátions).Os não-metais têm propriedadescompletamente opostas.Os semimetais têm propriedadesintermediárias entre os metais e os não-metais. Os gases nobres, ou gases raros,têm comportamento químico específico.Como podemos notar, dos 111 elementosconsiderados na tabela da página 114, onúmero de metais (86) supera bastante onúmero de não-metais (11), semimetais(7) e gases nobres (6). Como já dissemos,o hidrogênio, devido às suas propriedadesmuito especiais, deve ser deixado foradessa classificação.

CONFIGURAÇÕES ELETRÔNICAS DOSELEMENTOS AO LONGO DA CLASSIFICAÇÃOPERIÓDICA

Já vimos a distribuição dos elétrons noselementos químicos segundo o diagramade Pauling. Vamos agora relacionar essadistribuição com os períodos e colunas daTabela Periódica. Caminhandohorizontalmente ao longo dos seteperíodos da Tabela, ao passarmos de uma“casa” para a seguinte, o número atômicoaumenta de uma unidade. Esse acréscimoindica que a eletrosfera está recebendoum novo elétron—é o chamado elétron de

diferenciação. Prosseguindo pela TabelaPeriódica, mostramos a seguir a entradados sucessivos elétrons de diferenciaçãono último subnível eletrônico de cadaelemento:

Note que nesta Tabela há quatro regiõesdistintas de preenchimento dos subníveiseletrônicos:• na região azul, os elétrons entram emsubníveis s;• na região verde, os elétrons entram emsubníveis p;• na região amarela, os elétrons entramem subníveis d;• na região rosa, os elétrons entram emsubníveis f.






É muito importante notar que:• Os 7 períodos da Tabela Periódicacorrespondem às 7 camadas ou níveiseletrônicos dos átomos.Desse modo, exemplificando, o ferro (Fe-26) está no 4o período, e por isso jásabemos que seu átomo possui 4 camadaseletrônicas (K, L, M, N).• Nas colunas A, o número de elétrons naúltima camada eletrônica é igual aopróprio número da coluna. Por exemplo, onitrogênio está na coluna 5A e, portanto,sua última camada eletrônica tem 5elétrons (s2 p3). É por esse motivo que oselementos de uma mesma coluna A têmpropriedades químicas muitosemelhantes, o que justifica o fato de tais

elementos (em azul ou em verde, natabela anterior) serem chamados deelementos típicos, característicos ourepresentativos da Classificação Periódica.• Nas colunas B, o número de elétrons naúltima camada permanece, em geral, iguala 2. Agora é a penúltima camada que vairecebendo os sucessivos elétrons, comoacontece com os elementos de transição(parte amarela da tabela anterior); ouentão é a antepenúltima camada, comoacontece com os lantanídios e actinídios(parte rosa da tabela anterior), que poressa razão são chamados de elementos detransição interna. Devemos porém avisarque, nas colunas B, aparecem algumas

irregularidades na distribuição eletrônicados elementos, cuja explicação foge aoobjetivo do nosso curso.• Há um modo abreviado de representar adistribuição eletrônica de um elementoquímico: seguindo a Tabela Periódica,escrevemos o símbolo do último gás nobreque aparece antes do elemento (isto é, dogás nobre do período “de cima”); emseguida, representamos apenas oselétrons que o elemento tiver a mais emrelação a esse gás nobre. Nos exemplosseguintes, damos as distribuiçõeseletrônicas dos três primeiros elementosda coluna 4A (C, Si, Ge), primeiramente naforma completa e depois na forma

abreviada.

• Quando um elemento ganha 1, 2, 3...elétrons e se transforma num íon negativo(ânion), suaconfiguração eletrônica é semelhante à deoutro elemento situado 1, 2, 3... “casas” àfrente na Tabela Periódica. Ao contrário,quando um elemento perde 1, 2, 3...

elétrons e se transforma num íon positivo(cátion), sua configuração eletrônicatorna-se semelhante à de outro elemento

situado 1, 2, 3... “casas” para trás naTabela Periódica. Átomos e íons com omesmo número de elétrons na eletrosferasão chamados isoeletrônicos e são, pois,“vizinhos” na Classificação Periódica.

PROPRIEDADES PERIÓDICAS EAPERIÓDICAS DOS ELEMENTOS QUÍMICOS

Objetos com perfis “periódicos” (isto é,repetitivos) são muito comuns:

Fatos que se repetem periodicamente sãotambém comuns em nosso dia-a-dia.Alguns são fáceis de traduzir em umgráfico, como a variação da temperaturaambiente durante uma semana.

O mesmo acontece na Química. Porexemplo, fazendo-se o gráfico do númerode elétrons na última camada eletrônicaem função do número atômico doelemento, teremos, para os vinteprimeiros elementos, o resultado abaixo:

A partir do que foi exposto, as seguintesobservações são importantes:• nas colunas A da Tabela Periódicateremos um gráfico conforme o anterior;• nas colunas B da Tabela Periódica ográfico será praticamente horizontal, poisesses elementos têm quase sempre 2

elétrons na última camada. Generalizando,podemos dizer que muitas propriedadesdos elementos químicos variamperiodicamente ao longo da TabelaPeriódica, sendo por isso chamadaspropriedades periódicas. Como exemplos,podemos citar o raio atômico, o volumeatômico, a densidade absoluta, atemperatura de fusão e a de ebulição etc.Esse fato é expresso pela lei daperiodicidade de Moseley.Há, contudo, algumas propriedades cujosvalores só aumentam com o númeroatômico, e outras cujos valores sódiminuem. São as chamadas propriedadesaperiódicas, das quais destacamos:






• o número de massa sempre aumentacom o aumento do número atômico,conforme o gráfico seguinte:

• o calor específico do elemento no estadosólido sempre diminui com o aumento donúmero atômico (calor específico é aquantidade de calor necessária para

elevar de 1 °C a temperatura de 1 g doelemento).No entanto, as propriedades periódicassão mais comuns e importantes, demaneira que, daqui para diante, somenteelas serão estudadas com mais detalhes.

Raio atômicoÉ difícil medir o raio de um átomo, pois a“nuvem de elétrons” que o circunda nãotem limites bem definidos. Costuma-seentão medir, com o auxílio de raios X, adistância (d) entre dois núcleos vizinhos edizer que o raio atômico (r) é a metadedessa distância. De um modo maiscompleto, dizemos que o raio atômico (r)

de um elemento é a metade da distânciainternuclear mínima (d) que dois átomosdesse elemento podem apresentar, semestarem ligados quimicamente.

O raio atômico dos elementos é umapropriedade periódica, pois seus valoresvariam periodicamente (isto é, aumentame diminuem seguidamente) com oaumento do número atômico. Observe oesquema abaixo, em que estãorepresentados apenas os elementos dascolunas A da Tabela Periódica.

O mesmo fato está representado nográfico abaixo.

De maneira geral, para comparar otamanho dos átomos, devemos levar emconta dois fatores:

• Número de níveis (camadas):quanto maior o número de níveis,maior será o tamanho do átomo.Caso os átomos comparadosapresentem o mesmo número deníveis (camadas), devemos usaroutro critério.

• Número de prótons: o átomo que

apresenta maior número deprótons exerce uma maior atraçãosobre seus elétrons, o queocasiona uma redução no seutamanho.

Potencial de ionizaçãoChama-se potencial ou energia deionização a energia necessária para“arrancar” um elétron de um átomoisolado no estado gasoso.Essa energia é, em geral, expressa emelétron-volt (eV),






que é a energia ou trabalho necessáriopara deslocar um elétron contra umadiferença de potencial de 1 volt. Naprática, o mais importante a serconsiderado é o 1º potencial de ionização,isto é, a energia necessária para“arrancar” o 1º elétron da camada maisexterna do átomo.Quanto maior o raio atômico, menor será aatração exercida pelo núcleo sobre oelétron mais afastado; portanto, menorserá a energia necessária para removeresse elétron. Generalizando:

• Quanto maior o tamanho doátomo, menor será a primeiraenergia de ionização.

Ao retirarmos o primeiro elétron de um

átomo, ocorre uma diminuição do raio. Poresse motivo, a energia necessária pararetirar o segundo elétron é maior.Assim, para um mesmo átomo, temos:

Eletroafinidade ou afinidade eletrônicaChama-se eletroafinidade ou afinidadeeletrônica a energia liberada quando umelétron é adicionado a um átomo neutrono estado gasoso. Essa energia é tambémexpressa, em geral, em elétron-volt (eV) emede a intensidade com que o átomo“segura” esse elétron adicional.

Generalizando, numa família ou numperíodo, quanto menor o raio, maior aafinidade eletrônica.

EletronegatividadeA eletronegatividade dos elementos não éuma grandeza absoluta, mas, sim,relativa. Ao estudá-la, na verdade estamoscomparando a força de atração exercidapelos átomos sobre os elétrons de umaligação. Essa força de atração tem relaçãocom o raio atômico: quanto menor otamanho do átomo, maior será a força deatração, pois a distância núcleo-elétron daligação é menor. A eletronegatividade nãoé definida para os gases nobres.




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