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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE AGRONOMIA Camille de Souza Oliveira TABELA PERIÓDICA E OS ELEMENTOS QUÍMICOS Ponta Grossa – PR 05/05/2023 Camille de Souza Oliveira TABELA PERIÓDICA E OS ELEMENTOS QUÍMICOS Ponta Grossa – PR 05/05/2023 Resumo A tabela periódica é a ferramenta mais importante e significativa para a obtenção de informações sobre os elementos químicos e suas propriedades. Ela conta com elementos metálicos, não metálicos e gases nobres, os quais possuem sua localização exata e referenciada por meio de estudos realizados a respeito do número atômico e as camadas eletrônicas. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Fig. 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Figura 2 – Fig. 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Figura 3 – Fig. 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Figura 4 – Fig. 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Figura 5 – Fig. 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figura 6 – Fig. 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figura 7 – Fig. 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 SUMÁRIO 1. Introdução ....................................................................................... 7 2. Estrutura da Tabela Periódica ........................................................ 8 1.1. Grupos / Famílias ..................................................................... 8 ......................................................................................................... 10 1.2. Períodos ................................................................................. 10 3. Periodicidades químicas ............................................................... 11 4. Referências bibliográficas ............................................................. 15 7 1. INTRODUÇÃO A princípio, cientistas como o alemão Lothar Meyer, e o russo Dmitri Mendeleiev, separadamente, tentaram organizar alguns elementos com base nas suas respectivas massas atômicas, organizados em famílias e grupos com propriedades semelhantes, entretanto, essa não era a melhor forma de sistematizar as substâncias. Algumas décadas depois, Henry Moseley, durantes seus experimentos, percebeu que era possível estimar o número atômico com base na relação entre as frequências dos raios x e a carga nuclear, e logo foi constatado que esta seria a forma mais viável de elaborar uma nova tabela, a qual teria como base os números atômicos de cada elemento químico. A tabela periódica é um marco no desenvolvimento da capacidade humana em buscar arranjar de forma organizada, sistematizada, crítica, prática e concisa aquilo que é considerado relevante para todos, a fim de tornar mais acessível as informações consideradas indispensáveis ao entendimento de fatos, fenômenos ou acontecimentos. Esta é sem dúvida a principal fonte de pesquisa e informação quando se deseja buscar conhecer as características e propriedades dos elementos químicos, e a forma como estes estão organizados é um facilitador na obtenção destas informações. 8 2. ESTRUTURA DA TABELA PERIÓDICA A Tabela Periódica atualmente possui 118 elementos químicos (92 naturais e 26 artificiais), os quais são organizados em ordem crescente de número atômico, da esquerda para a direita, obedecendo a uma ordem de grupos e períodos. Ao todo são 18 grupos (verticais), e 7 períodos (horizontais). Os elementos podem ser classificados em: • Representativos: aqueles que possuem distribuição eletrônica terminadas em s ou p. • Transição: externa - são aqueles cuja distribuição eletrônica acaba em d. Interna - distribuição eletrônica acaba em f, se encontram nas duas linhas abaixo da tabela. Nela estão presentes metais, semimetais, ametais e gases nobres. • Metais: conduzem bem calor e eletricidade, são sólidos na CNTP, além de maleáveis e dúcteis. • Semimetais: totalizam apenas sete elementos da tabela, eles possuem características intermediárias entre metais e ametais e se encontram em estado sólido em temperatura ambiente. • Ametais: maus condutores de calor e eletricidade, podem assumir qualquer estado físico em temperatura ambiente. • Gases nobres: apresentam pouquíssima reatividade. 1.1. Grupos / Famílias Os elementos presentes no mesmo grupo possuem características físico-químicas semelhantes (a única exceção é o Hidrogênio, apesar de estar no grupo 1, não possui propriedades semelhantes aos demais), devido ao fato de possuírem o mesmo número de elétrons na camada de valência. De acordo com a IUPAC, atualmente cada grupo é identificado por um algarismo de 1 a 18, da esquerda para a direita (Fig.1). 9 • Grupo 1: Metais alcalinos (exceto H), são elementos muito reativos, principalmente com a água, essa reatividade aumenta conforme aumenta o número e o raio atômico. Todos os metais desse grupo são ótimos condutores de eletricidade, formam bases fortes, apresentam brilho metálico e oxidam facilmente quando expostos ao ar, possuem 1 elétron na camada de valência (s1), tendência de formar cátions monovalentes (carga +1). • Grupo 2: Metais alcalino-terrosos, também são bastante reativos, porém menos que aqueles presentes no grupo 1, também são eletropositivos e mais duros e densos do que os metais alcalinos, oxidam com mais facilidade possuem 2 elétrons na camada de valência (s2), tendência de formar cátions divalentes (carga 2+). • Grupos 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 e 12 fazem parte dos metais de transição interna e externa. Configuração eletrônica terminada em d. • Grupo 13: “Família do Boro”, são sólidos em condições ambientes, possuem propriedades intermediárias entre as propriedades dos metais e dos ametais. Configuração eletrônica (p1), tendência em formar cátions trivalentes (carga +3). • Grupo 14: “Família do carbono”, possuem tendência em formar quatro ligações (C e Si conseguem formar ligações em cadeia), configuração eletrônica (p2). • Grupo 15: “Família do nitrogênio”, apenas o nitrogênio não é sólido em condições ambientes, possuem elementos fundamentais para os organismos vivos, como o próprio nitrogênio e o fósforo, configuração eletrônica (p3). • Grupo 16: Calcogênios, apenas o Oxigênio é encontrado na forma de gás, possui configuração eletrônica (p4), tendo tendência em formar ânions divalentes (carga -2). • Grupo 17: Halogênios, estão entre os mais reativos de todos os elementos, são os mais eletronegativos da Tabela, detêm configuração eletrônica (p5), possuindo a tendência de formar ânions monovalentes (carga -1). 10 • Grupo 18: Chamados de gases nobres, são muito pouco reativos, e por isso podem ser considerados inertes, não possuem tendência de formar íons, dispõem de configuração eletrônica (p6), portanto possuem 8 elétrons na camada de valência, obedecendo à regra do octeto, fato que os leva a serem considerados os mais estáveis da Tabela Periódica. 1.2. Períodos Os períodos são as sete linhas horizontais que correspondem ao número de camadas eletrônicas que cada elemento químico possui (Fig. 2) • 1º Período: 2 elementos • 2º Período: 8 elementos • 3º Período: 8 elementos • 4º Período: 18 elementos • 5º Período: 18 elementos • 6º Período: 32 elementos • 7º Período: 32 elementos Figura 1 113. PERIODICIDADES QUÍMICAS As propriedades periódicas dependem do número atômico dos elementos químicos da tabela periódica, principais são: raio atômico, energia de ionização, eletronegatividades, eletroposividade e afinidade eletrônica. • RAIO ATÔMICO: é definido como a metade da distância entre os núcleos de átomos vizinhos de um mesmo elemento. Considera-se o átomo como se fosse uma esfera (modelo atômico de Dalton). R=d/2. Na Tabela Periódica o raio atômico aumenta da direita para a esquerda e de cima para baixo, portanto, o elemento que possui maior raio é o Césio (Cs) (Fig. 3). Figura 3 • ENERGIA DE IONIZAÇÃO: é energia mínima necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo na fase gasosa, esse elétron é sempre retirado da camada de valência. Quanto maior o raio atômico do elemento, menor será a força de atração entre o núcleo e os elétrons, Figura 2 12 por consequência, menor será a energia necessária para retirar esses elétrons e vice-versa. Por isso, a energia de ionização aumenta no sentido contrário do raio atômico, ou seja, da esquerda para a direita e debaixo para cima, portanto o elemento com maior energia de ionização é o gás Hélio (He) (Fig. 4) Figura 4 • ELETRONEGATIVIDADE: representa a tendência que um átomo tem de atrair elétron para si em uma ligação química covalente. O valor da eletronegatividade é determinado de acordo com a escala de Pauling, e quanto maior o raio atômico, menor é a atração do núcleo pelos elétrons que são compartilhados na ligação, essa propriedade também aumenta de modo inverso ao raio. Como os gases nobres são constituídos por átomos que possuem a camada de valência completa, eles não realizam ligações covalentes, e assim não se encaixam nas condições para possuírem eletronegatividade, assim o elemento mais eletronegativo é o Flúor (F) (Fig. 5) 13 Figura 5 • ELETROPOSITIVIDADE: é a propriedade oposta à eletronegatividade, portanto, é a capacidade que o átomo possui de se distanciar dos elétrons ao formar uma substância composta, ou seja, doar elétrons e formar cátions. Sua ordem crescente obedece ao mesmo sentido do raio atômico, da direita para a esquerda e de cima para baixo, o elemento mais eletropositivo é o Frâncio (Fr) (Fig. 6). Figura 6 • AFINIDADE ELETRÔNICA: corresponde à energia liberada por um átomo do estado gasoso quando recebe um elétron, ela mostra o grau de intensidade da atração do átomo pelo elétron adicionado. Essa propriedade aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima, todos os halogênios se encaixam como elementos com maiores afinidades eletrônicas da Tabela Periódica. (Fig. 7) 14 Figura 7 15 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Atkins, P.W. e Jones L., Princípios de química – Questionando a vida moderna e o meio ambiente, 3ª ed. Bookman, Porto Alegre, 2006. Kotz,J.C. et.al. Química geral e reações químicas, tradução da 6 ed., vol.1, Cengage Learning, 2016. OLIVEIRA, V.B. Tabela Periódica: Uma tecnologia educacional histórica. Disponível em: https://ojs.ifes.edu.br/index.php/dect/article/download/138/133/659. Acesso em: 2015.
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