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O que é um Elemento Químico? Elemento Químico é um conjunto formado por átomos que possuem o mesmo número de prótons em seu núcleo, isto é, o mesmo número atômico (Z). Cada elemento é reconhecido por um símbolo. O ouro, por exemplo, tem símbolo Au e o Mercúrio é o Hg. A Tabela Periódica traz uma enorme quantidade de elementos químicos. A maioria dos elementos são encontrados na natureza e são conhecidos como Elementos Naturais. Alguns elementos cujos átomos são criados artificialmente, em laboratórios, são chamados de Elementos Sintéticos. O processo de criação desses elementos é conhecido como síntese. Todos os elementos químicos possuem número atômico, massa atômica, ponto de fusão (pf) e ponto de ebulição (pe). No total de 118 elementos, mais de 80 deles são elementos naturais e o restante são produzidos de forma artificial. Os elementos são distribuídos na Tabela Periódica, seguindo em ordem crescente por seus números atômicos e de acordo com a semelhança de suas propridades (leia Período da Tabela Periódica) Simbolos dos Elementos Químicos O homem sempre tentou identificar os elementos químico de alguma maneira. Os alquimistas, por exemplo, representavam o ouro pelo símbolo do Sol e a prata pelo símbolo da Lua. Não importa se o elemento químico é natural ou sintético, existe sempre um símbolo atrelado a ele. Nos dias de hoje, os símbolos seguem critérios internacionais, o que permite que um elemento químico da Tabela Periódica seja identificado em qualquer lugar do mundo, independente da língua ou alfabeto. Em outras palavras, o símbolo dos elementos químicos passou a ser universal. O padrão adotado para a escolha da simbologia é sempre baseado no nome do elemento em latin com sua letra inicial em maiúscula, seguido, se houver necessidade, de uma segunda letra, dessa vez minúscula. Por exemplo, o símbolo do Cálcio é Ca justamente porque já existia outro elemento com o símbolo C, no caso o Carbono. https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ https://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica Períodos da Tabela Periódica A Tabela Periódica dos Elementos Químicos atual possui filas horizontais e cada uma delas representa um período ou série. A Tabela Periódica possui sete períodos e, a depender do nível (série) em que os elementos encontram- se, é revelada a quantidade de camadas eletrônicas. Por exemplo, os elementos Oxigênio e o Flúor estão na segunda série e possuem duas camadas eletrônicas, o Potássio e Cálcio estão no quarto período e possuem quatro níveis eletrônicos (K,L,M,N) e assim vai. Todos os elementos da Tabela Periódica são distribuídos em sequencia numérica de acordo com seus números atômicos. Excluido o primeiro período (onde localizam-se os elementos hidrogênio e o hélio), todos as séries começam com um metal e terminam com um gás nobre. O período mais curto possui dois elementos e o maior período possui 32 elementos. Famílias da Tabela Periódica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ https://www.tabelaperiodicacompleta.com/wp-content/uploads/2011/08/periodos-tabela-periodica.gif https://www.tabelaperiodicacompleta.com/wp-content/uploads/2011/08/familias-tabela-periodica.gif Ao contrário dos períodos, as Famílias da Tabela Periódica são distribuídas de forma vertical, em 18 colunas. Os elementos químicos que estão localizados na mesma coluna da Tabela Periódica são considerados da mesma família pois possuem propriedades físicas e químicas semelhantes. Esse elementos fazem parte de um mesmo grupo porque apresentam a mesma configuração de elétrons na última camada (camada de valência). A numeração das Famílias da Tabela Periódica se inicia no 1A (representado em nossa tabela periódica com o número 1) e continua até o zero ou 8A (representado em nossa tabela periódica pelo número 18). Existe também a Família B. A Tabela Periódica é divida em Metais, Não-Metais e Semi-Metais e suas famílias são: ▪ Família 1A (Grupo 1): Metais Alcalinos ▪ Família 2A (Grupo 2): Metais Alcalino-Terrosos ▪ Família B (Grupo 3 à 12): Metais de Transição ▪ Família 3A (Grupo 13): Família do Boro ▪ Família 4A (Grupo 14): Família do Carbono ▪ Família 5A (Grupo 15): Família do Nitrogênio ▪ Família 6A (Grupo 16): Calcogênios ▪ Família 7A (Grupo 17): Halogênios ▪ Família 0 ou 8A (Grupo 18): Gases Nobres O primeiro grupo é conhecido como Metais alcalinos (com exceção do Hidrogénio (H)) e a segunda família é a dos Metais Alcalino-Terrosos. O conjunto formado entre o grupo 3 e o grupo 12 ou Família B denomina-se Metais de Transição. Depois desse conjunto vem o grupo 13 que é conhecido por Família do Boro, seguido da Família do Carbono (Grupo 14) e da Família do Nitrogênio (Grupo 15). O grupo 16 é conhecido como Calcogênios, o grupo 17 como Halogênios e, por fim, o grupo 18 que compreende os Gases Nobres. As duas últimas linhas da Tabela Periódica representam as Famílias dos Lantanídeos e dos Actinídeos, como pode ser visto na nossa Tabela Periódica Completa. https://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elementos-quimicos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ https://www.tabelaperiodicacompleta.com/nao-metais https://www.tabelaperiodicacompleta.com/semi-metais https://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-alcalinos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-alcalino-terrosos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-de-transicao https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familia-do-boro https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familia-do-carbono https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familia-do-nitrogenio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/calcogenios https://www.tabelaperiodicacompleta.com/halogenios https://www.tabelaperiodicacompleta.com/gases-nobres https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/hidrogenio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ Propriedades Periódicas Raio atômico – Energia de Ionização – Afinidade Eletrônica – Eletronegatividade – Eletropositividade – Potencial de Ionização As propriedades periódicas são tendências ou características que alguns elementos químicos seguem e que marca sua localização na tabela periódica. Os elementos químicos são organizados de acordo com suas propriedades periódicas e tais propriedades são alteradas de acordo com o número atômico. As principais propriedades periódicas são: Raio atômico, Energia de Ionização, Afinidade eletrônica, Eletronegatividade, Eletropositividade e Potencial de Ionização. Raio atômico O raio atômico se refere ao tamanho do átomo. Quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo. O átomo que possui o maior número de prótons exerce maior atração sobre seus elétrons. Em outras palavras, raio atômico é a distância do núcleo de um átomo à sua eletrosfera na camada mais externa. Porém, como o átomo não é rígido, calcula-se o raio atômico médio pela metade da distância entre os centros dos núcleos de dois átomos de mesmo elemento numa ligação química em estado sólido. https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#raio-atomico https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#energia-ionizacao https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#afinidade-eletronica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#afinidade-eletronica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#eletronegatividade https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#eletropositividade https://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas/#potencial-ionizacao https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elementos-quimicos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ O raio atômico cresce de cima para baixo na família databela periódica, acompanhando o número de camadas dos átomos de cada elemento e da direita para a esquerda nos períodos da tabela periódica. Quanto maior o número atômico de um elemento no período, maiores são as forças exercidas entre o núcleo e a eletrosfera, o que resulta num menor raio atômico. O elemento de maior raio atômico é o Césio. Energia de Ionização Energia de Ionização é a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. O tamanho do átomo interfere na sua energia de ionização. Se o átomo for grande, sua energia de ionização será menor. – Em uma mesma família a energia aumenta de baixo para cima; – Em um mesmo período a Energia de Ionização aumenta da esquerda para a direita. Afinidade eletrônica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica Afinidade eletrônica é a energia liberada quando um átomo no estado gasoso (isolado) captura um elétron. Quanto menor o raio, maior a sua afinidade eletrônica, em uma família ou período. A afinidade eletrônica mede a energia liberada por um átomo em estado fundamental e no estado gasoso ao receber um elétron. Trata-se da energia mínima necessária para a retirada de um elétron de um ânion de um determinado elemento. Nos gases nobres a afinidade eletrônica não é significativa, porém como a adição de um elétron em qualquer elemento causa liberação de energia, então a afinidade eletrônica dos gases nobres não é igual a zero. A afinidade eletrônica tem comportamento parecido com o da eletronegatividade, já que não tem uma forma muito definida no seu crescimento na tabela periódica: cresce de baixo para cima e da esquerda para a direita. O elemento químico que possui a maior afinidade eletrônica é o Cloro. Eletronegatividade https://www.tabelaperiodicacompleta.com/gases-nobres A Eletronegatividade é a força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação. Na tabela periódica a eletronegatividade aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita. Essa propriedade tem relação com o raio atômico: quanto menor o tamanho de um átomo, maior é a força de atração sobre os elétrons. Não é possível calcular a eletronegatividade de um único átomo (isolado), pois a eletronegatividade é a tendência que um átomo tem em receber elétrons em uma ligação covalente. Portanto, é preciso das ligações químicas para medir essa propriedade. Segundo a escala de Pauling*, a eletronegatividade cresce na família de baixo para cima, junto com à diminuição do raio atômico e do aumento das interações do núcleo com a eletrosfera e no período da esquerda pela direita, acompanhando o aumento do número atômico. O elemento mais eletronegativo da tabela periódica é o flúor. *A escala de Pauling é uma escala construída empiricamente e muito utilizada na Química. Ela mede a atração que o átomo exerce sobre elétrons externos em ligações covalentes, ou seja, sua eletronegatividade. Eletropositividade Eletropositividade é a tendência de perder elétrons, apresentada por um átomo. Quanto maior for seu valor, maior será o caráter metálico. Os átomos com menos de quatro elétrons de valência, metais em geral, possuem maior tendência em perder elétrons, por isso, possuem maior eletropositivade. Um aumento no número de camadas diminui a força de atração do núcleo sobre os elétrons periféricos, facilitando a perda de elétrons pelo átomo e, consequentemente, aumentando a sua eletropositividade. A eletropositividade cresce da direita para a esquerda nos períodos e de cima para baixo nas famílias. A forma da medir a eletropositividade de um elemento é a mesma da eletronegatividade: através das ligação química. Entretanto, o sentido é o contrário, pois mede a tendência de um átomo em perder elétrons. Os metais são os mais eletropositivos e os gases nobres são excluídos¹, pois não têm tendência em perder elétrons. O elemento químico mais eletropositivo é o frâncio. Ele tem tendência máxima à oxidação. ¹Como os gases nobres são muito inertes, os valores de eletronegatividade e eletropositividade não são objetos de estudo pela dificuldade da obtenção desses dados. Potencial de Ionização É a energia necessária para remover um elétron de um átomo isolado no estado gasoso. À medida que aumenta o tamanho do átomo, aumenta a facilidade para a remoção de um elétron da camada de valência. Portanto, quanto maior o tamanho do átomo, menor o potencial de ionização. O Potencial de Ionização mede o contrário da afinidade eletrônica: a energia necessária para retirar um elétron de um átomo neutro, em estado fundamental e no estado gasoso. A retirada de elétron na primeira vez utilizará uma quantidade de energia maior que na segunda retirada e assim sucessivamente. Possui comportamento igual ao da afinidade eletrônica e da eletronegatividade, portanto, o Flúor e o Cloro são os elementos que possuem os maiores potenciais de ionização da tabela periódica. História da Tabela Periódica A Tabela Periódica atualmente adotada no mundo inteiro segue padrões estabelecidos pela IUPAC (sigla em inglês da União Internacional de Química Pura e Aplicada), mas a elaboração essencial dela envolveu o trabalho de várias pessoas ao longo de muitos anos. Embora o químico russo Dmitri Mendeleiev seja frequentemente citado como o inventor da Tabela https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ Periódica, outros cientistas antes dele já vinham tentando elaborar um sistema de classificação dos elementos químicos. Elementos como a prata, o ouro, o cobre e o chumbo já eram conhecidos desde os tempos antigos, mas a primeira descoberta científica de um elemento só aconteceu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo. Nos próximos 200 anos após essa descoberta, dezenas de outros elementos foram encontrados na natureza. Com isso surgiu a necessidade de organizá- los, e então os cientistas iniciaram a busca por propriedades que servissem como critério de classificação. Dalton e as massas atômicas Elementos em ordem crescente de massas atômicas A primeira tentativa de organização foi feita no início do século XIX, pelo químico e físico inglês John Dalton. Nessa época, os valores aproximados das massas atômicas de alguns elementos já tinham sido estabelecidos. Dalton listou os elementos conhecidos em ordem crescente de massas atômicas, descrevendo as propriedades de cada um e os compostos formados https://www.tabelaperiodicacompleta.com/wp-content/uploads/2013/06/massas-atomicas-dalton.jpg por eles. Entretanto, essa classificação não fazia sentido, já que deixava bastante afastados entre si elementos com propriedades muito semelhantes. Os próprios valores das massas atômicas eram duvidosos, pois foi Dalton mesmo quem os calculou baseado em dados imprecisos. O cientista tomou o hidrogênio, que experimentalmente já havia sido verificado como o elemento mais leve conhecido, e atribuiu a ele um “peso nocional relativo” igual a 1. As massas dos demais elementos foram estabelecidas em relação ao hidrogênio, e esse método resultou em muitos erros. As tríades de Döbereiner Em 1829, foi a vez do químico alemão Johann Wolfgang Döbereiner dar sua contribuição à ciência. Döbereiner analisou os elementos cálcio, estrôncio e bário, e percebeu que a massa do átomo de estrôncio correspondia, aproximadamente, à média dos valores das massas atômicas do cálcio e do bário. O químico observou que essa relação também se dava em outra tríades, como enxofre/selênio/telúrio e cloro/bromo/iodo. Döbereiner foi o primeiro cientista a relacionar os elementos químicos conhecidos com base em um determinado critério, entretanto, suas observações não foram tidas como relevantes pela comunidade científica da época. Uma das falhas do seu método é que muitos metaisnão podiam ser agrupados em tríades. O parafuso telúrico de Chancourtois Mais tarde, em 1862, o geólogo francês Alexandre Chancourtois propôs o modelo que ficou conhecido como parafuso telúrico. Em uma espiral desenhada na face externa de um cilindro ele organizou os elementos químicos em ordem crescente de massas atômicas. O cilindro era dividido por linhas verticais em 16 faixas, de modo que os elementos que possuíam propriedades semelhantes apareciam uns sobre os outros dentro dessas faixas. Esse modelo relacionava as propriedades dos elementos químicos às posições que eles ocupavam na sequência. O problema era que havia elementos que, apesar de estarem em posição correta na ordem crescente, https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/hidrogenio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/enxofre https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/selenio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/telurio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elementos-quimicos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elementos-quimicos apresentavam propriedades diferentes dos demais elementos situados na mesma faixa, o que invalidava o padrão. Por isso o parafuso telúrico despertou pouco interesse. Parafuso telúrico proposto por Chancourtois A Lei das Oitavas de Newlands Uma outra idéia foi a do químico inglês John Alexander Newlands, que se inspirou na música. Sabe-se que em uma sequência crescente de sete notas iniciada em dó, a oitava nota é dó novamente e depois dela a sequência se repete. Em 1864, Newlands elaborou uma periodicidade semelhante a essa para ser aplicada aos elementos químicos. Ele enfileirou os elementos conhecidos na época em linhas horizontais, sete em cada linha, em ordem crescente de massas atômicas. As linhas eram posicionadas umas sobre as outras. O primeiro elemento de cada uma era o oitavo em relação à linha anterior e tinha as mesmas propriedades do primeiro elemento dessa linha anterior. O mesmo acontecia com o segundo elemento, o terceiro, e assim sucessivamente. Nessa forma de classificação, a cada oito elementos as propriedades se repetiam, por isso a proposta de Newlands recebeu o nome de Lei das Oitavas. Elementos organizados conforme a Lei das Oitavas Entretanto, o modelo só se mostrava coerente até chegar ao cálcio e não valia para os elementos que vinham depois dele conforme a ordem crescente de massas atômicas. A tentativa de associar a química à música rendeu a Newlands o desprezo da Sociedade Química de Londres. Apesar disso, hoje ele é reconhecido como o cientista que trouxe a noção de periodicidade para o campo da química, e seu trabalho é tido como precursor do de Mendeleiev. A Tabela Periódica dos Elementos de Mendeleiev Dmitri Mendeleiev Dimitri Ivanovich Mendeleiev foi um químico russo que ficou conhecido como o pai da Tabela Periódica. Sua dedicação à sistematização dos elementos químicos começou em 1860, quando ele iniciou um trabalho de agrupamento dos elementos de acordo com suas propriedades comuns. A essa altura, já se sabia que os elementos tinham massas atômicas diferentes e era comum organizá-los em ordem crescente de massas atômicas. Mas Mendeleiev acreditava que isso não era tudo. Certa ocasião, após ter passado alguns dias revisando exaustivamente todo o seu conhecimento químico e as tentativas de sistematização já feitas por outros cientistas, ele começou a escrever os elementos agrupando-os conforme as propriedades químicas que eles apresentavam. O problema era que essa classificação juntava elementos de massas atômicas muito distantes entre si. Ao mesmo tempo em que se sentia desanimado por saber que o padrão de organização observado em sua tentativa não se aplicava a todos os elementos conhecidos na época, Mendeleiev intuía que tal padrão não emergia por acaso. Afinal de contas, Chancourtois (que propôs o “parafuso telúrico”) também havia percebido um padrão e também havia esbarrado no mesmo problema: o fato dele não se aplicar a todos os elementos. Mendeleiev confiava no conhecimento químico de Chancourtois e não acreditava que ele pudesse estar errado, por isso continuou seguindo as mesmas pistas, mas sem sucesso. As coisas começaram a ficar mais claras para Mendeleiev quando ele teve a idéia de associar a classificação dos elementos ao seu jogo de cartas preferido: o jogo de paciência. Foi então que ele tomou uma série de fichas de papel e começou a escrever em cada uma delas o nome de um elemento, acompanhado de sua massa atômica e propriedades químicas. Terminado o “baralho” de elementos químicos, Mendeleiev começou a ordenar os cartões como se faz no jogo de paciência: os elementos de propriedades químicas semelhantes eram como cartas pertencentes ao mesmo naipe, e dentro de cada um desses “naipes” a ordem crescente de massas atômicas era como a ordem numérica crescente das cartas. A ironia é que ele chamou esse jogo de “paciência química” sem saber que precisaria realmente de muita paciência em sua jornada. Depois de organizados os cartões, o químico percebeu que sua intuição estava conduzindo-o na direção certa, mas ainda assim a “paciência química” era imperfeita. Foi então que, vencido pelo cansaço, adormeceu sobre a mesa de estudo e teve um sonho. “Vi num sonho uma tabela em que todos os elementos se encaixavam como requerido. Ao despertar, escrevi-a imediatamente numa folha de papel”, contou Mendeleiev depois. O sonho mostrou ao cientista como se encaixavam os conhecimentos que ele já tinha mas não conseguia articular conscientemente. Ao acordar e transpor para o papel o que havia sonhado, Mendeleiev percebeu a lógica por trás do esquema: quando os elementos são listados em ordem crescente de massas atômicas, as propriedades químicas apresentadas por eles se repetem periodicamente. Por essa razão, ele chamou o modelo de Tabela Periódica dos Elementos. Duas semanas depois de ter feito a descoberta, Mendeleiev apresentou-a à comunidade científica publicando o artigo intitulado “Um sistema sugerido dos elementos”. O ano era 1869. A princípio, a Tabela listava os elementos verticalmente em ordem crescente de massas atômicas, e na horizontal os agrupava segundo suas propriedades químicas. Tabela Periódica do Elementos elaborada por Mendeleiev A Tabela Periódica, de certa forma, incorporava os modelos anteriores propostos por Döbereiner, Chancortouis e Newlands, mesmo que a validade desses padrões só fosse verificada em determinados trechos da Tabela. Além disso, nela se encaixavam todos os elementos conhecidos na época. Mas Mendeleiev ainda percebia incoerências em seu modelo. Uma delas eram os elementos que, embora estivessem no mesmo grupo que outros elementos de propriedades semelhantes, tinham massa atômica que não se encaixava na ordem crescente. Nesses casos, Mendeleiev desafiou a ciência ao defender que o problema não estava em seu sistema de classificação, e sim no cálculo da massa atômica do elemento, que estava errada. Outra aparente falha da Tabela Periódica era a inexistência de elementos que apresentassem determinados valores de massas atômicas necessários à continuidade da sequência crescente. Para esse problema o cientista adotou uma solução simples, mas ousada: deixava lacunas correspondentes a eles e continuava a sequência com os elementos conhecidos. Ele tinha certeza de que os elementos correspondentes às lacunas existiam, apenas não tinham sido descobertos ainda. Sua segurança era tanta que o químico arriscou até mesmo prever as propriedades de alguns daqueles elementos desconhecidos, baseando seus palpites na massa atômica que eles deveriam ter e na posição que a lacuna ocupava na Tabela. A Tabela Periódica de Meyer Graças à agilidade com que publicou sua proposta de classificação dos elementos, Mendeleiev ficou conhecido como o criadorda Tabela Periódica. Mas a verdade é que, alguns anos antes dele, houve outro cientista que elaborou um modelo bastante parecido. Em 1864, o químico alemão Julius Lothar Meyer estudou a relação entre as massas e os volumes atômicos dos elementos e construiu um gráfico baseado nessas duas grandezas. A partir desse estudo, Meyer elaborou uma classificação periódica dos elementos, levando em consideração as propriedades apresentadas por eles. A linha de investigação seguida por ele era bem próxima à de Mendeleiev e os resultados obtidos pelos dois foram bastante parecidos. Mas por que o trabalho de Meyer acabou ofuscado pelo de Mendeleiev, que só veio chegar a conclusões consistentes cinco anos mais tarde? A resposta é simples: porque Meyer duvidou de suas conclusões. O químico alemão levou muito tempo revisando seus resultados e só os publicou cerca de um ano depois. Além disso, depois da publicação, Meyer hesitou diante dos questionamentos da comunidade científica, que lançava dúvidas sobre a aparente desordem dos elementos, a inadequação de alguns elementos aos grupos em que apareciam e a falta de elementos para tornar o esquema coerente. Já Mendeleiev foi capaz de desafiar saberes já estabelecidos e defendeu sua descoberta com convicção. Apesar da firmeza com que Mendeleiev defendia sua Tabela Periódica, a comunidade científica não se deixou convencer de que aquele modelo estava totalmente correto, pois havia inconsistências evidentes nele. Uma delas era a posição de determinados elementos com valores de massa atômica bem próximos mas com propriedades muito diferentes. Problemas como esse levaram os cientistas a desconfiarem que talvez a massa atômica não fosse uma variável adequada para servir de critério de organização dos elementos. Moseley e os números atômicos Henry Moseley No início do século XX, por volta de 1913, o físico inglês Henry Gwyn-Jeffreys Moseley examinou os espectros dos raios-X característicos de cerca de 40 elementos. Neste estudo, descobriu que todos os átomos de um mesmo elemento químico tinham carga nuclear idêntica, o que indicava que possuíam o mesmo número de prótons em seus núcleos. O número de prótons que um elemento possui em seu núcelo corresponde ao seu número atômico. O físico observou que quando os elementos eram colocados em ordem crescente de números atômicos, suas propriedades se repetiam periodicamente. Não levou muito tempo para que Moseley chegasse à conclusão de que o número atômico podia ser usado como critério de organização dos elementos químicos, em vez da massa atômica. A aplicação desse padrão corrigiu as falhas existentes nas tabelas de Mendeleiev e de Meyer. As poucas lacunas que ainda persistiram na Tabela foram preenchidas mais tarde por alguns elementos descobertos e outros sintetizados em laboratório. Assim chegou- se a uma versão da Tabela Periódica muito parecida com a que temos atualmente, composta por linhas chamadas de períodos (ou níveis) e colunas chamadas de famílias (ou grupos). Períodos da Tabela Periódica (ou níveis) – São as linhas horizontais. Os períodos são sete, numerados de cima para baixo. A quantidade de elementos em cada período varia muito: o primeiro possui apenas dois elementos, enquanto o sexto possui 32. Isso porque nele são contados os 14 elementos da série dos lantanídeos, embora essa série seja representada abaixo da tabela principal, como um bloco destacado. O mesmo acontece com o sétimo período, que tem 32 elementos, 14 deles representados à parte, na série dos actinídeos. Famílias da Tabela Periódica (ou grupos) – São as linhas verticais. Já foram designadas por algarismos romanos e letras, mas hoje a IUPAC recomenda que sejam numeradas simplesmente de 1 a 18, da esquerda para a direita. Desde a contribuição de Moseley, o número atômico foi consolidado como critério básico da Tabela Periódica, válido até hoje. A Tabela vem sendo alterada apenas pela adição de elementos descobertos ou sintetizados e pelo https://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/lantanideos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/actinideos https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familias-da-tabela-periodica ajuste dos valores das massas atômicas quando se chega a um valor mais preciso. Seaborg e os elementos transurânicos Glenn Seaborg A última grande alteração aplicada à Tabela Periódica foi resultado do trabalho de Glenn Theodore Seaborg. Dentro do Projeto Manhattan, que trabalhava para desenvolver a bomba atômica, Seaborg foi chefe da divisão que lidava com os elementos transurânicos (ou seja, os elementos com número atômico superior a 92, que é o número atômico do urânio). Ao lado de E. M. McMillan, J. W. Kennedy e A. C. Wahl, o cientista americano descobriu o plutônio. Depois descobriu outros quatro elementos transurânicos e participou da descoberta de mais cinco. Em 1944, Seaborg levantou a hipótese de que os elementos com número atômico superior ao do actínio (que é igual a 98) formavam uma série de elementos semelhante à série dos lantanídeos. A partir dessa hipótese foi possível explicar propriedades químicas de alguns elementos já conhecidos e até a de outros que ainda não tinham sido identificados. Em 1945, o cientista publicou uma versão da Tabela Periódica que incluía os elementos transurânicos recentemente descobertos. A configuração dessa Tabela diferia da anterior por trazer a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel de Química. O elemento 106 Tabela Periódica chama-se seabórgio em homenagem a ele. Distribuição eletrônica Antes de aprender como fazer a distribuição eletrônica de qualquer átomo neutro ou íon, é preciso entender a constituição básica dos átomos e a lógica envolvida na distribuição dos elétrons. Conheça a seguir os conceitos de camadas eletrônicas, níveis e subníveis energéticos. Depois, aprenda a fazer distribuição eletrônica utilizando o diagrama de Linus Pauling e a apresentá- la em ordem energética e ordem geométrica de subníveis. Aprenda também a identificar o subnível mais externo e o mais energético e descubra a relação que existe entre a distribuição eletrônica e os períodos da Tabela Periódica. Camadas eletrônicas Os átomos são formados por um núcleo e uma eletrosfera. O núcleo é composto de prótons (partículas de carga positiva) e nêutrons (partículas de carga neutra). A eletrosfera é constituída pelos elétrons (partículas de carga negativa) que giram ao redor do núcleo. Acontece que os elétrons se distribuem na eletrosfera em posições diferentes, uns mais perto do núcleo e outros mais afastados, formando as chamadas camadas eletrônicas. Teoricamente há infinitas camadas que poderiam ser ocupadas pelos elétrons, mas experimentalmente observou-se que existem apenas sete. Eles são designadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q, sendo K a primeira camada, a mais próxima do núcleo. https://www.tabelaperiodicacompleta.com/ Camadas eletrônicas As camadas também podem ser consideradas níveis energéticos, e no próximo tópico você vai entender o porquê. Por enquanto o importante é você saber que quando optamos por usar o termo “níveis”, devemos identificá-los usando os números de 1 a 7, que são chamados de números quânticos principais (n). O número 1 deve ser atribuído ao nível mais próximo do núcleo. Cada nível energético (ou camada) comporta um número máximo de elétrons, conforme mostra a tabela abaixo: Número máximo de elétrons por nível energético Quanto mais próxima do núcleo está uma camada, maior é a atração que o núcleo exerce sobre os elétrons dela e menos energia potencial esses elétrons possuem. Em compensação, os elétrons das camadas mais afastadas do núcleo são atraídos por ele com intensidade menor, e portanto possuem mais energia potencial.Isso significa que os elétrons mais próximos do núcleo, ou seja, os das camadas mais internas, são mais “presos” a ele, enquanto os elétrons das camadas mais externas são mais “livres”. Para designar esse “grau de liberdade” dos elétrons em relação ao núcleo usa-se o conceito de níveis energéticos. Níveis e subníveis energéticos Um nível é mais energético quanto maior for a energia potencial dos elétrons nele contidos. Em outras palavras, um nível é mais energético quanto mais afastado ele estiver do núcleo. Observe a representação da eletrosfera no tópico anterior. Se sabemos que o nível menos energético de todos é o 1 (correspondente à camada K, mais perto do núcleo) e o mais energético é o 7 (correspondente à camada Q, mais distante do núcleo), podemos concluir que a energia potencial dos elétrons é crescente do nível mais interno para o nível mais externo da eletrosfera. Essa regra é válida mesmo para os átomos que possuem menos de sete camadas. A quantidade total de níveis que uma eletrosfera possui é determinada pela quantidade de elétrons do átomo. Os elétrons vão sendo distribuídos conforme a capacidade máxima de cada nível, começando pelo nível 1 (camada K) e prosseguindo até que todos os elétrons estejam acomodados. O hidrogênio, por exemplo, possui apenas um nível energético, porque só precisa acomodar um elétron. Já o ferro apresenta quatro níveis em sua eletrosfera, nas quais estão distribuídos 26 elétrons. O urânio, por sua vez, possui sete níveis para comportar seus 92 elétrons. Mas a distribuição eletrônica não é feita somente em função dos níveis energéticos. Dentro dos níveis, os elétrons apresentam quantidades de energia características. Cada uma dessas quantidades corresponde a uma subdivisão do nível, dando origem aos chamados subníveis energéticos. Eles https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/hidrogenio https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/ferro são quatro, designados pelas letras minúsculas s, p, d, f. Assim como os níveis, os subníveis apresentam números quânticos que indicam a energia do elétron dentro deles. São os chamados números quânticos secundários ou azimutais (ℓ). Respectivamente, os subníveis s, p, d, f apresentam números quânticos secundários 0, 1, 2 e 3. Também de maneira semelhante aos níveis, cada subnível comporta uma quantidade máxima de elétrons. Número máximo de elétrons por nível energético A distribuição eletrônica nos subníveis é feita preenchendo-se totalmente um subnível antes de passar para o próximo. Acontece que a ocupação dos subníveis não obedece os limites dos níveis. Os elétrons não vão se acomodando nos subníveis de um mesmo nível até preenchê-lo, eles seguem uma ordem diferente, a ordem crescente de energia. O químico norte- americano Linus Pauling elaborou um diagrama que permite fazer a distribuição eletrônica segundo essa ordem crescente. O dispositivo ficou conhecido como diagrama de Linus Pauling. Distribuição eletrônica segundo o diagrama de Linus Pauling Observe o diagrama de Linus Pauling. De cima para baixo, ele traz os níveis de energia em ordem crescente, representados pelos números de 1 a 7. Os subníveis que cada nível possui são representados pelas letras s, p, d, f. À direita de cada letra, um número sobrescrito indica a quantidade máxima de elétrons que o subnível comporta. As setas indicam o sentido em que o diagrama deve ser lido. Cada seta deve ser percorrida até o fim, para só então passarmos para o início da próxima. Diagrama de Linus Pauling A leitura do diagrama nos fornece a ordem crescente dos subníveis de energia, que é a seguinte: 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p6 – 4s2 – 3d10 – 4p6 – 5s2 – 4d10 – 5p6 – 6s2 – 4f14 – 5d10 – 6p6 – 7s2 – 5f14 – 6d10 – 7p6 Essa é a ordem em que os elétrons se acomodam nos subníveis de energia. Para fazer a distribuição eletrônica, precisamos obedecer a essa ordem e observar o número máximo de elétrons que cada subnível comporta. A distribuição é feita preenchendo-se cada subnível antes de passar para o próximo. Se no último subnível houver menos elétrons que a capacidade máxima dele, não tem problema. Nesse caso, o número que acompanha a letra deve ser substituído pelo número de elétrons. Vejamos o exemplo da distribuição eletrônica do átomo neutro de ferro, que possui 26 elétrons. Segundo a ordem das setas, a distribuição é a seguinte: 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p6 – 4s2 – 3d6. Note que o subnível 3d, o último a ser preenchido, tem capacidade para até 10 elétrons, mas só havia 6 para serem alocados nele. Subníveis em ordem energética e em ordem geométrica No exemplo da distribuição do átomo de ferro, perceba que quando escrevemos a sequência de subníveis segundo as diagonais do diagrama, escrevemos exatamente na ordem crescente de energia: 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p6 – 4s2 – 3d6. Essa é a chamada ordem energética. A outra forma de representar a distribuição eletrônica por subníveis de energia é a a ordem geométrica. Nela, após fazer a distribuição conforme a ordem energética, agrupamos os subníveis de cada nível. No caso átomo neutro de ferro, a ordem geométrica fica assim: 1s2 – 2s2 2p6 – 3s2 3p6 3d6 – 4s2. Subnível mais energético e subnível mais externo A ordem energética nos permite identificar o subnível mais energético, que é sempre o último da sequência. No caso do ferro, é o subnível 3d6. Já a ordem geométrica mostra o subnível mais externo, que também é sempre o último. O subnível mais externo do ferro é o 4s2. Às vezes o subnível mais energético e o mais externo são o mesmo, mas quando isso acontece trata-se de uma coincidência. É sempre necessário ordenar os subníveis energeticamente para descobrir qual é o mais energético e geometricamente para identificar qual é o mais externo. Distribuição eletrônica de átomos neutros e de íons A distribuição eletrônica de átomos neutros é feita considerando-se o número de elétrons que o átomo do elemento possui em seu estado fundamental, que é igual ao seu número de prótons ou número atômico (Z). Por isso quando demos o exemplo da distribuição eletrônica do átomo neutro de ferro (Z=26) distribuímos 26 elétrons. O caso da distribuição eletrônica de íons não é complicado. Um íon nada mais é que um átomo que ganhou ou perdeu elétrons do seu nível mais externo (último nível). Um íon que resulta do ganho de elétrons é chamado de ânion e o que é formado pela perda de elétrons é chamado de cátion. A forma mais fácil de fazer a distribuição eletrônica de um íon é fazer primeiro a distribuição do seu átomo neutro, ordenar os subníveis geometricamente e depois retirar ou adicionar os elétrons do último nível. Veja o exemplo da distribuição do cátion de ferro Fe+2. Trata-se de um átomo de ferro que perdeu 2 elétrons de seu último nível. Distribuição do átomo de ferro neutro (Z=26): Ordem energética: 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p6 – 4s2 – 3d6 Ordem geométrica: 1s2 – 2s2 2p6 – 3s2 3p6 3d6 – 4s2 Identificamos o nível mais externo, que é o 4. Ele possui apenas um subnível, o s2. Precisamos retirar dois elétrons do último nível, e eles sairão justamente do único subnível que esse nível possui. Já que é assim, o subnível 4s2 vai deixar de existir, e a distribuição do Fe+2 fica desse jeito: Distribuição do cátion Fe+2: Ordem geométrica: 1s2 – 2s2 2p6 – 3s2 3p6 3d6 Ordem energética: 1s2 – 2s2 – 2p6 – 3s2 – 3p6 3d6 Distribuição eletrônica na Tabela Periódica Existe uma relação entre os períodos da Tabela Periódica e os níveis energéticos que os elementos apresentam. Note que a Tabela possui sete períodos, numerados de cima para baixo. O número de cada um deles corresponde à quantidade de níveis (ou camadas) que seus elementos apresentam. Assim, os elementos do primeiro período, hidrogênio e hélio, apresentam apenas um nível energético, enquanto os do segundo período possuem dois níveis,e assim por diante, até o sétimo período. https://www.tabelaperiodicacompleta.com/periodos-tabela-periodica https://www.tabelaperiodicacompleta.com/elemento-quimico/hidrogenio
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