Material - Propriedades Periidicas (1)

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Material 17 – Periodicidade das Propriedades Atômicas 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 
 
PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES ATÔMICAS 
1 – RAIO ATÔMICO: 
É também chamado de Dimensão Atômica. Esta propriedade é vista como a distância 
do núcleo até a camada de valência. Experimentalmente, o RAIO ATÔMICO é a metade 
da distância entre os núcleos de átomos vizinhos. 
 
Adaptado de Pearson Education 
 
 Cl Cl C Cl 
 
 
 
 200 pm 154 pm 
 
 Quanto maior o “n” maior será o raio. Assim, numa mesma família o raio cresce de 
cima para baixo. 
 Em um mesmo período deve-se levar em consideração a carga nuclear efetiva (Zef ; 
Ze ou Z*). 
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CARGA NUCLEAR EFETIVA (Zef ; Ze ou Z*) é a carga nuclear que um certo elétron 
percebe num átomo multieletrônico, influenciada pela presença de outros elétrons. É 
a atração que um elétron percebe frente ao bloqueio gerado pelas camadas internas 
(BLINDAGEM ELETRÔNICA). 
 
BLINDAGEM ELETRÔNICA é o bloqueio que as camadas internas exercem na atração 
do núcleo e as camadas de valência. 
Temos então que a atração real, carga nuclear efetiva, é calculada da seguinte 
maneira: 
 Zef = Z – blindagem 
 Quanto maior Zef , > atração 
 QUANTO > Zef , < SERÁ O RAIO 
 Quanto menor a blindagem > é a atração 
 
EXEMPLOS: 
1 – Calcule a carga nuclear efetiva do sódio (Z = 11) e do alumínio (Z = 13) e diga qual 
espécie possui menor raio. 
Na (Z = 11) 1s2 2s2 2p6 3s1 Zef = 11 – 10 = 1 
 
Al (Z = 13) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Zef = 13 – 10 = 3 → > Zef, então, > atração e assim, < 
raio. 
 
Observe que a carga nuclear efetiva aumenta da esquerda para a direita em um 
mesmo período. Neste sentido, o raio diminui da esquerda para a direita em um 
mesmo período. 
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 RAIO IÔNICO: É a sua parte da distância entre os íons vizinhos, em um sólido iônico. 
Ou seja, trata-se da distância entre dois núcleos iônicos. 
 
Adaptado de Pearson Education 
 Todos aos cátions são menores que os átomos neutros e todos os ânions são 
maiores que os átomos neutros. 
1) Nos cátions o número (quantidade) de entidades positivas que atrai os elétrons 
é a mesma que nos átomos originais. Esta mesma quantidade de entidades 
positivas atrai de maneira mais efetiva um menor número de elétrons. Assim, o 
raio do cátion é menor que o átomo neutro. 
2) Nos ânions a quantidade de entidades positivas permanece a mesma que nos 
átomos neutros (pois o número atômico não sofre alteração). Entretanto, a 
quantidade de entidades negativas é maior. Assim, a quantidade de carga 
positiva (que é a mesma que no átomo neutro) irá atrair de maneira menos 
efetiva os elétrons de valência (que agora se encontram em maior quantidade). 
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Além disso, esta atração é prejudicada devido à repulsão do elétron formador 
do ânion com o elétron original do átomo neutro. 
 
EXERCÍCIOS: 
1 – Qual elemento possui maior raio? 
a) Na+ ou F– 
 
b) O2– ou Mg2+ 
 
c) O2– ou F– 
 
d) F– ou Mg2+ 
 
OBSERVAÇÃO: Para espécies ISOELETRÔNICAS, à medida que o número de prótons 
aumenta, maior será a atração (Z – elétron), se comparado com a repulsão elétron – 
elétron. Ou seja, à medida que a razão p+ – elétron aumenta, a atração fica mais 
efetiva e menor será o raio. 
 
2 – Ordene as espécies abaixo em ordem crescente de raio iônico. 
a) N3– ; O2– e F– 
 
b) K+ ; Cl– ; S2– e Ca2+ 
 
2 – ENERGIA DE IONIZAÇÃO: 
É a energia necessária para remover um elétron de um átomo na fase gás. Trata-se da 
formação de um cátion no estado fundamental. 
X(g) → X
+
(g) + e
–
(g) Energia de Ionização (I ou EI) 
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Considere o Cobre: 
Cu(g) → Cu
+
(g) + e
–
(g) EI = 8,14 eV = 785 Kj/mol = EI1 
Cu+(g) → Cu
2+
(g) + e
–
(g) EI = 20,26 eV = 1995 Kj/mol = EI2 
As energias de ionização tendem a aumentar após cada retirada de elétron, pois a 
quantidade de cargas positivas permanece a mesma e sua atração a uma quantidade 
cada vez menor de elétron é mais efetiva. 
A 1ª Energia de Ionização é a energia necessária para remover um elétron de um 
átomo neutro na fase gás. 
A 2ª Energia de Ionização é a energia necessária para remover um elétron de um 
cátion com carga unitária na fase gás. 
Pode-se dizer que, geralmente, EI1 < EI2 < EI3 < ... < EIn 
 
EXEMPLOS: 
1) Considere o Mg (Z = 12) e explique seu comportamento. 
Mg(g) → Mg
+
(g) + e
–
(g) EI(1) = 738 Kj/ mol 
1s2 2s2 2p6 3s2 1s2 2s22p6 3s1 
Mg+(g) → Mg
+2
(g) + e
–
(g) EI(2) = 1451 Kj / mol 
1s2 2s22p63s1 1s 22s22p6 
Mg+2(g) → Mg
+3
(g) + e
–
(g) EI(3)= 7733 Kj/ mol 
1s2 2s2 2p6 1s22s2 2p5 
 
2) Explique o comportamento do silício (Z = 14) abaixo: 
I1 = 786 Kj/mol Si → Si
+ + e– 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 
I2 = 1580 Kj/mol Si
+ → Si+2 + e– 1s2 2s22p63s2 
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I3 = 3230 Kj/mol Si
+2 → Si+3 + e– 1s2 2s2 2p63s1 
I4 = 4360 Kj/mol Si
+3 → Si+4 + e– 1s2 2s2 2p6 
I5 = 16100 Kj/mol Si
+4 → Si+5 + e– 1s22s
22p5 
 
Adaptado de Pearson Education 
Em uma mesma família do grupo principal a Energia de Ionização aumenta de baixo 
pra cima na tabela periódica. Ou seja, no decorrer da coluna, a energia de ionização 
diminui. Este comportamento acontece devido ao aumento do raio atômico, que faz 
com que o elétron da camada de valência tenha menor atração pelo núcleo. 
 
Em um mesmo período do grupo principal, não há uma tendência regular. Observe a 
tabela abaixo. 
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 
Elemento Li Be B C N O F Ne 
E*(Kj/mol) 519 900 799 1090 1400 1310 1680 2080 
 
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EXERCÍCIOS: 
1 (Adaptado da 3ª prova do 1º semestre de 2015) – Considere um elemento X que 
possui a configuração [He]3s2 e o elemento Y com configuração [He]3s23p1 e faça o 
que se pede: 
a) Se o elemento que possui menor energia de ionização perdesse um elétron, 
transformando-se num cátion, seu raio seria maior ou menor que o átomo neutro 
do outro elemento? 
b) O cátion formado na alternativa “a” seria paramagnético ou diamagnético? 
c) Se o elementoque possui maior energia de ionização ganhasse um elétron, 
transformando-se num ânion, qual seria o conjunto de número quântico (n ; ℓ ; mℓ 
e ms) deste elétron? Considere que o primeiro elétron a ocupar um orbital possui 
número quântico de spin igual a +½. 
 
2 (Adaptado da 3ª prova do 1º semestre de 2015) – Considere um elemento X que 
possui a configuração [Ar]4s24p3 e o elemento Y com configuração [Ar]4s24p4 e faça o 
que se pede: 
a) Se o elemento que possui menor energia de ionização ganhasse um elétron, 
transformando-se num ânion, qual seria o conjunto de número quântico (n ; ℓ ; mℓ 
e ms) deste elétron? Considere que o primeiro elétron a ocupar um orbital possui 
número quântico de spin igual a +½. 
b) O ânion formado na alternativa “a” apresentaria maior ou menor caráter 
paramagnético que seu átomo neutro? 
c) Se o elemento que possui maior energia de ionização ganhasse um elétron, 
transformando-se num ânion, seu raio seria maior ou menor que o átomo neutro 
do outro elemento? 
 
 
 
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3 – AFINIDADE ELETRÔNICA: 
Também chamado de “Afinidade ao Elétron”, é a energia liberada quando um elétron 
se liga a um átomo na fase gás. Trata-se da formação de um ânion no estado 
fundamental. 
X(g) + e
–
(g) → X
–
(g) Energia liberada = AE 
 
De modo geral, metais possuem baixa AE, enquanto ametais possuem elevadas AE. 
 
 
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3ª PROVA APLICADA NO 2º SEMESTRE DE 2015 
1 – Considere o átomo abaixo, e faça o que se pede: 
 
 
 
 
a) Dê o conjunto de números quânticos (ℓ, mℓ e ms) para o último elétron da camada 
de valência do átomo no estado fundamental. 
 
b) Dê o conjunto de números quânticos (ℓ, mℓ e ms) para o último elétron da camada 
de valência do cátion monovalente. 
 
c) Dê o conjunto de números quânticos (ℓ, mℓ e ms) para o último elétron da camada 
de valência do ânion monovalente. 
 
d) Dê o conjunto de números quânticos (ℓ, mℓ e ms) para o elétron de maior energia 
do cátion divalente. 
 
e) A espécie gerada em E3 possui um raio maior, menor ou igual ao átomo no estado 
fundamental? 
 
f) A energia E4 é maior, menor ou igual à energia E2? 
 
g) A espécie gerada em E1 possui um raio maior, menor ou igual ao átomo no estado 
fundamental? 
 
h) O cátion monovalente é mais ou menos diamagnético que o ânion monovalente? 
 
 
 
 
 
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2 – Considere os átomos A e B, respectivamente representados abaixo, e faça o que se 
pede: 
 
 
 
 
 
a) Dê o conjunto de números quânticos (ℓ, mℓ e ms) para o último elétron da camada 
de valência do átomo no estado fundamental que possui maior carga nuclear 
efetiva. 
 
b) Qual átomo apresenta a primeira menor energia de ionização? 
 
c) A energia EA5 é maior, menor ou igual à energia EB5? 
 
d) A energia EA6 é maior, menor ou igual à energia EB3? 
 
e) Qual energia representa a afinidade eletrônica do átomo A? 
f) Qual energia representa a afinidade eletrônica do átomo B?