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26/03/2024, 15:53 Bases da química para ciências
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Autoria: Fábio de Pádua Ferreira - Revisão técnica: Vinicius Mendes Souza
Carneiro
Bases da química para ciências
UNIDADE 1 - FUNDAMENTOS DE
QUÍMICA
26/03/2024, 15:54 Bases da química para ciências
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A química é uma ciência que estuda as propriedades e o comportamento da matéria. Ela está no
centro de muitas das mudanças que vemos no mundo ao nosso redor. Para entender como
essas alterações e propriedades surgem, precisamos olhar para além das superfícies de nossas
observações diárias.
O desenvolvimento da química é um processo dinâmico. Grandes descobertas, geralmente, são o
resultado de contribuições e experiências cumulativas de diversos colaboradores, embora o crédito
pela formulação de uma teoria ou lei seja dado a apenas um indivíduo.
Assim, temos três reflexões a serem consideradas: quais são as principais contribuições da química
para a humanidade? Como a química pode contribuir para a construção de conhecimento em outras
ciências? Afinal, o que motiva os cientistas e pesquisadores a iniciarem e darem continuidade aos
seus trabalhos? 
A química está no centro de muitas questões de interesse, como a melhoria dos cuidados de saúde, a
conservação dos recursos naturais, a proteção do meio ambiente e na obtenção de novas matrizes
enérgicas. 
Dessa forma, um dos nossos principais objetivos, ao logo desta unidade, será relacionar as
propriedades da matéria à sua composição, ou seja, aos elementos particulares presentes. Vamos
começar com os diferentes estados físicos da matéria, os processos de transformação, a relação entre
matéria e energia, bem como a definição de átomos, elementos e substâncias. Também veremos
quanto às propriedades da matéria e informações sobre a tabela periódica, incluindo sua construção
histórica e previsões de comportamentos dos elementos constituintes. 
Bons estudos!
Introdução
1.1 Estrutura da
matéria
O ar que você respira, a cadeira em que se senta e até seu próprio corpo são, basicamente, feitos de átomos.
No entanto, uma substância é diferente da outra porque os átomos que compõem cada coisa também são
diferentes.
De acordo com Tro (2009), a conexão entre o átomo microscópico e o elemento macroscópico pode ser uma
poderosa ferramenta para a compreensão do mundo químico. Uma vez que entendemos o porquê de os
elementos serem distintos uns dos outros, podemos começar a analisar o mundo em um nível diferente.
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Podemos, inclusive, compreender porque alguns átomos são perigosos para o meio ambiente ou para a vida
humana, enquanto outros não.
Assim, para entender melhor sobre o mundo atômico, cientistas desenvolveram propostas e modelos buscando
a compreensão da natureza dos átomos. Por isso, ao longo deste primeiro tópico, estudaremos como esses
modelos nos ajudam a identificar as diferenças entre os átomos de inúmeros elementos e as propriedades
únicas dos próprios itens. Acompanhe o conteúdo!
1.1.1 Relação entre matéria e energia
Segundo Atkins e Paula (2017), a energia se manifesta de diversas maneiras e está, muitas vezes, associada à
produção de trabalho e movimento. A transformação da energia de uma forma para outra é descrita pelas leis
da termodinâmica. Estas, por sua vez, são aplicáveis à matéria volumosa, que consiste em um grande número
de átomos e moléculas.
A lei zero da termodinâmica descreve as condições envolvidas no equilíbrio térmico entre dois corpos. Ela foi
postulada após a primeira e a segunda lei, porém suas implicações são importantes para a compreensão das
leis propostas subsequentes. A primeira lei é uma declaração sobre a quantidade de energia envolvida em uma
transformação. Já a segunda lei discute a espontaneidade nas transformações químicas, descreve a tendência
que um sistema apresenta estar em um estado maior de entropia, possibilitando verificar se reações são
reversíveis ou não. Por fim, a terceira lei se preocupa com o comportamento limitante dos sistemas conforme a
temperatura se aproxima do zero absoluto.
Para discutir a energia de átomos e moléculas individuais que compõem amostras de matéria, é necessário
usar a mecânica quântica. De acordo com essa teoria, a energia associada ao movimento de uma partícula é
quantizada. Isso significa que a energia é restrita a certos valores, em vez de assumir qualquer valor.
As duas categorias gerais de energia especialmente importantes para os químicos são a cinética e a potencial.
A energia cinética é de movimento, ao passo que a energia potencial se dá devido à posição e carga. A
energia armazenada nas ligações químicas é uma forma de energia potencial, pois diz respeito às forças que
mantêm os átomos unidos em compostos.
Os corpos humanos armazenam energia na forma de ligações químicas. Quando você precisa dela, seu corpo
utiliza as moléculas como uma fonte energética. A leitura de temperatura de seu termômetro, por exemplo, está
relacionada à energia cinética média das partículas.
No entanto, vale mencionar que nem todas as partículas estão se movendo na mesma velocidade. Conforme
nos explica Moore (2010), algumas estão indo muito rápido, enquanto outras estão se movimentando
relativamente devagar. A maioria se move a uma velocidade entre os dois extremos.
A energia interna de um átomo ou molécula tem a contribuição de três tipos diferentes de movimento:
translação, rotação e vibração.
Isso posto, podemos passar ao estudo da Teoria Atômica, sobre a qual veremos a partir do próximo item.
Confira o conteúdo com atenção!
1.1.2 Teoria Atômica
Chang (2011) descreve que, no século V a.C., um filósofo grego chamado Demócrito explicou que toda matéria
consiste em partículas minúsculas e indivisíveis, dando a elas o nome de átomos.
Movimento pelo espaço.
Mudança de orientação.
Alongamento e curvatura periódica.
Translação
Rotação
Vibração
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A ideia de Demócrito não foi amplamente aceita por pensadores da época, porém persistiu por um longo tempo.
As primeiras evidências experimentais observadas utilizando o método científico forneceram suporte para a
Teoria Atômica, sendo percursoras das definições modernas de elementos e compostos.
Em 1808, um professor inglês naturalista chamado John Dalton formulou a definição precisa sobre os átomos.
O trabalho de Dalton marcou o início de uma nova era para a química (CHANG, 2011).
As principais hipóteses sobre a natureza da matéria propostas na Teoria Atômica de Dalton podem ser
observadas a seguir.
A proposta de Dalton era muito mais detalhada do que a de Demócrito. Dalton não buscou descrever a estrutura
dos átomos, pois, de fato, não tinha ideia de como um átomo realmente era. Na verdade, ele percebeu que as
diferentes propriedades mostradas dos elementos poderiam ser explicadas assumindo que os átomos de
elementos distintos são diferentes.
Para Chang (2011), a hipótese das proporções específicas de átomos utilizada pelo autor era uma extensão da
lei de proporções definidas de Proust, que afirmava que diferentes amostras do mesmo composto continham
seus elementos na mesma proporção em massa.
A brilhante visão de Dalton sobre a natureza da matéria foi de grande contribuição para o progresso da química
durante os séculos subsequentes.
Os elementos encontrados na natureza são compostos por
partículas muito pequenas, denominadas átomos.
Os átomos de determinado elemento são iguais, apresentando
mesma massa, mesmo tamanho e mesmas propriedades. Assim,
átomos de diferentes elementos são distintosuns dos outros.
Os compostos são formados pela combinação de átomos de mais
de um elemento. A proporção do número de átomos dos elementos
presentes é, geralmente, um inteiro ou uma fração simples.
Nas reações químicas não ocorre criação ou destruição da matéria,
mas rearranjo dos átomos.
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A primeira teoria realmente bem-sucedida da estrutura atômica foi proposta por Niels Bohr, em seu artigo que
marcou época em julho de 1913. Foi ela que estabeleceu a Teoria Atômica como um campo fundamental e
progressivo da física, intimamente conectado ao novo e ainda misterioso campo da Teoria Quântica.
Embora a Teoria Atômica Racional — no sentido de uma teoria científica que lida com a estrutura interna do
átomo — tenha sido datada no início do século XX, as ideias sobre átomos complexos e sua estrutura podem
ser encontradas muito antes. Muitas das teorias antecessoras a Bohr eram sugestões especulativas com pouco
ou nenhum fundamento experimental. Aliás, alguns eram de natureza mais filosófica do que científica (KRAGH,
2010).
Todas as teorias tiveram vida curta, mas algumas viveram mais e foram melhor desenvolvidas do que outras. De
acordo com Kragh (2010), a Teoria do Elétron de Thomson estava entre as pré-Bohr de maior sucesso.
O que importa é que o átomo de Bohr, revolucionário como foi, fazia parte de uma longa tradição na construção
de átomos. De certa forma, acabou influenciado por concepções anteriores de arquitetura atômica.
Dois dos maiores químicos responsáveis
pelo desenvolvimento e aprimoramento do
modelo atômico tiveram uma relação de
aluno-professor. O físico neozelandês
Ernest Rutherford, conhecido pelo modelo
atômico do sistema planetário, foi aluno de
Thomas Thompson, cientista britânico que
descobriu o elétron.
Você sabia?
Para fixar seus conhecimentos, convidamos
você a fazer uma pesquisa sobre atividades
lúdicas e práticas para trabalhar diferentes
modelos atômicos em sala de aula. Escolha
uma dessas propostas e descreva seus
aspectos gerais, materiais e métodos,
mencionando, ainda, quais são as
contribuições de sua implementação. Ao
final, compartilhe suas conclusões com seus
colegas!
Vamos Praticar!
1.2 Propriedades da
matéria
A matéria existe em três estados comuns: sólido, líquido e gasoso.
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Um sólido tem volume definido e mantém sua forma, independentemente do recipiente em que é colocado.
Suas partículas ficam próximas umas das outras e são organizadas em uma matriz tridimensional regular
(SMITH, 2014).
Já um líquido tem volume definido, mas assume a forma do recipiente em que ocupa. Suas partículas estão
próximas, mas podem se mover aleatoriamente, deslizando umas pelas outras (SMITH, 2014).
Por último, um gás não tem forma ou volume definidos. Suas partículas se movem aleatoriamente e são
separadas por uma distância muito maior do que seu tamanho. Inclusive, as partículas de um gás se expandem
para preencher o volume, assumindo a forma de qualquer recipiente (SMITH, 2014).
Na figura a seguir, pode ser observada uma representação das moléculas de água nos diferentes estados
físicos da matéria.
#PraCegoVer: na figura, temos uma ilustração digital com os diferentes estados físicos da matéria. Estes estão
representados por esferas na cor azul. Há três recipientes no centro. Da esquerda para a direita, encontramos
as esferas bem unidas e em maior quantidade, indicando o estado sólido. No meio, temos esferas mais
distanciadas e em menor quantidade, indicando o estado líquido. Do lado direito, temos esferas saindo do
recipiente, em quantidade bem baixa, indicando o estado gasoso. Abaixo, há uma linha de temperatura.
Temperaturas baixas do lado esquerdo e aumento da temperatura do lado direito.
 
A matéria é caracterizada por suas propriedades físicas e químicas.
As propriedades físicas podem ser medidas ou observadas por meio de um equipamento, sem promover a
alteração da composição do material. As mais comuns incluem pontos de fusão e ebulição, solubilidade, cor e
densidade. Uma mudança física altera uma substância sem alterar sua composição. As alterações físicas mais
comuns são as mudanças de estado.
Por outro lado, as propriedades químicas de um material podem determinar como uma substância é
convertida em outra. Uma mudança ou reação química converte um material em outro.
Figura 1 - A matéria pode ser encontrada em estados sólido, líquido e gasoso
Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em gritsalak karalak, Shutterstock, 2020.
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Além disso, temos que, conforme Brown et al. (2016), algumas propriedades, como temperatura e ponto de
fusão, são intensivas. As propriedades intensivas não dependem da quantidade de amostra que está sendo
examinada. Elas são particularmente úteis em química, pois podem ser usadas para identificar substâncias. Em
compensação, as propriedades extensivas dependem da quantidade de amostra, com dois exemplos sendo
massa e volume. Estas dependem da quantidade de substância presente.
1.2.1 Elementos e átomos
O átomo é a menor parte da matéria que representa um elemento particular. Por um longo período de tempo,
ele foi considerado a menor parte da matéria que poderia existir. No entanto, na última parte do século XIX e no
início do século XX, os cientistas descobriram que os átomos são compostos por partículas subatômicas e que,
independentemente do elemento, as mesmas partículas subatômicas constituem o átomo. O número das várias
partículas subatômicas é a única coisa que varia. Com isso, os cientistas reconhecem que existem outras
partículas subatômicas menores do que o átomo (MOORE, 2010).
De forma simplificada, os átomos são formados por três partículas elementares: próton, elétron e nêutron. O
próton apresenta carga positiva, o elétron possui carga negativa e o nêutron não possui carga.
Os átomos também apresentam duas regiões: núcleo e eletrosfera. Os prótons e nêutrons estão localizados no
núcleo, enquanto os elétrons estão espalhados pela eletrosfera em regiões específicas (CHANG, 2011).
Chang (2011) nos traz que os átomos de cada elemento apresentam números atômicos distintos. Quando de
um mesmo elemento químico, encontramos diferentes números de prótons, chamados de isótopos. A massa
atômica é obtida pela soma do número de prótons e nêutrons.
Segundo Moore (2010), as unidades de massa atômica foram baseadas na escala de carbono-12, um padrão
mundial adotado para pesos atômicos. Nesse contexto, considerando que um átomo de carbono contém seis
prótons e seis nêutrons, apresentando um peso atômico de exatamente 12 unidades de massa atômica (u),
então 1u é definido como 1/12 desse átomo de carbono. Além disso, pensando que as massas em gramas de
prótons e nêutrons são quase exatamente as mesmas, diz-se que eles têm uma massa de 1u. Vale lembrar que
a massa de um elétron é muito menor do que a de um próton ou um nêutron.
Os átomos, em sua forma elementar, são neutros, ou seja, não tem carga. Ao receberem ou perderem elétrons,
adquirem cargas e são chamados íons.
Os elementos são, muitas vezes, definidos como um conjunto de átomos que apresenta o mesmo número
atômico, ou seja, o mesmo número de prótons em seu núcleo. De acordo com Smith (2014), dos 117 elementos
conhecidos atualmente, 90 ocorrem naturalmente e 27 foram preparados por cientistas em laboratório. Cada um
é identificado por um símbolo de uma ou duas letras.
O elemento carbono é simbolizado pela única letra C, enquanto o elemento cloro é simbolizado por Cl.
Quando duas letras são usadas no símbolo do elemento, a primeira é maiúscula, e a segunda minúscula.
Assim,Co se refere ao elemento cobalto, mas CO é o monóxido de carbono, que é composto pelos
elementos carbono (C) e oxigênio (O).
Os elementos são nomeados pelos indivíduos que trabalharam em sua descoberta, normalmente em tom de
homenagem. Por exemplo, o neptúnio (Np) foi nomeado devido ao planeta Netuno, einsteinium (Es) foi
nomeado em homenagem ao cientista Albert Einstein e califórnio (Cf) recebeu o nome do estado da Califórnia.
1.2.2 Compostos iônicos e moleculares
É raro na natureza encontrarmos átomos individuais e isolados. Em vez disso, em qualquer lugar, átomos
tendem a se juntar para formar compostos.
A água que bebemos consiste em dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio, ao passo que o
sal de cozinha comumente utilizado na gastronomia é constituído por átomos de cloro e sódio, apresentando
um arranjo espacial definido.
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Na ligação química, os elementos podem receber, fornecer ou compartilhar elétrons. Geralmente, isso ocorre
entre os elétrons das camadas mais externas.
Existem dois tipos diferentes de ligação: iônica e covalente. Vamos conhecer as duas com o recurso a seguir?
Clique e confira!
A posição de um elemento na tabela periódica pode fornecer dados sobre a natureza da ligação química que
ele pode estabelecer. Por exemplo, a ligação iônica ocorre entre metais e ametais, sendo que os metais
apresentam tendência em perder elétrons, enquanto os ametais devem recebê-los. As ligações covalentes,
por sua vez, são formadas quando dois ametais se combinam ou quando um metaloide se liga a um não metal.
No caso, uma molécula é um composto contendo dois ou mais átomos unidos por ligações covalentes.
Tro (2009) nos explica que elementos com configurações eletrônicas instáveis formarão compostos com outros
elementos para ganhar estabilidade.
Dividimos os compostos em dois tipos, com base no fato de seus elementos constituintes transferirem elétrons
ou compartilharem para obter estabilidade, originando compostos iônicos ou moleculares.
As propriedades físicas, bem como as estruturas dos sólidos, são ditadas pelos tipos de ligações que mantêm
os átomos no lugar. Podemos classificar os sólidos de acordo com essas ligações.
Os sólidos metálicos são mantidos juntos por um “mar” deslocalizado de elétrons de valência, os quais são
compartilhados coletivamente. Essa forma de ligação permite que os metais conduzam eletricidade. Também é
responsável pelo fato de que a maioria dos metais são relativamente fortes, mas não quebradiços.
Ainda temos os sólidos iônicos, que são mantidos juntos pela atração eletrostática mútua entre cátions e
ânions. Brown et al. (2016) ressaltam que as diferenças entre ligações iônicas e metálicas tornam as
propriedades elétricas e mecânicas dos sólidos iônicos muito diferentes daquelas dos metais: eles não
conduzem bem a eletricidade e são quebradiços. Apresentam seus íons em um arranjo simétrico, formando um
retículo cristalino que deve definir a forma do cristal.
Os autores complementam que os sólidos covalentes são mantidos juntos por uma rede estendida de ligações
covalentes. Estas podem resultar em materiais extremamente duros, como o diamante, sendo responsável
pelas propriedades exclusivas dos semicondutores (BROWN et al., 2016).
Envolve elementos que transferiram seus elétrons, como resultado da interação entre íons de cargas
opostas.
Resulta do compartilhamento de elétrons entre dois átomos.
Ligação iônica
Ligação covalente
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Por último, os sólidos moleculares são mantidos juntos pelas forças intermoleculares. Como estas são
relativamente fracas, os sólidos tendem a ser macios e têm baixos pontos de fusão.
Na figura a seguir, podemos observar uma representação esquemática de células unitárias de redes cristalinas
de sólidos iônicos, covalentes, moleculares e metálicos. Observe atentamente!
#PraCegoVer: na figura, temos uma ilustração com um esquema representativo de células unitárias dos
materiais. Há quatro quadrados dispostos em duas colunas e duas linhas. O primeiro à esquerda é o sólido
iônico (sal de cozinha), em que há átomos de cloro em verde e de sódio em vermelho. Ao lado, à direita, temos
o sólido covalente (diamante), em que encontramos átomos de carbono em azul claro. Na linha de baixo, à
esquerda, o sólido molecular (gelo seco) traz os átomos de oxigênio em laranja e os de carbono em azul claro.
Por fim, à direita na mesma linha, temos o sólido metálico, com átomos de ferro em roxo.
 
Figura 2 - Células unitárias de redes cristalinas de sólidos iônicos, covalentes, moleculares e metálicos
Fonte: Elaborada pelo autor, baseada em Inna Bigun, Shutterstock, 2020.
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Duas classes de sólidos que não se enquadram perfeitamente nas categorias anteriores são os polímeros e
nanomateriais.
Os polímeros contêm longas cadeias de átomos — normalmente de carbono —, em que estes, dentro de uma
cadeia, são conectados por ligações covalentes. As cadeias adjacentes são mantidas entre si por forças
intermoleculares mais fracas. Os polímeros são mais fortes e têm pontos de fusão mais altos do que os sólidos
moleculares, assim como também são mais flexíveis do que os sólidos metálicos, iônicos ou de rede covalente.
Os nanomateriais são sólidos em que as dimensões de cristais individuais foram reduzidas para a ordem dos
nanômetros. Aliás, a nanotecnologia tem sido utilizada com sucesso em diversos ramos da ciência.
Entendido a respeito disso, vamos colocar nosso conhecimento em prática com uma questão? Responda ao
exercício a seguir com atenção, lembrando que, para resolver as questões do ENADE, é importante verificar a
presença de distratores e incoerências nas alternativas e afirmativas, a fim de eliminar informações
equivocadas ou trocadas. Vamos tentar?!
Voltando ao assunto, Marcon (2016) enfatiza que os polímeros podem ser classificados de diferentes formas,
porém existem três categorias principais em termos de seus comportamentos mecânico e térmico:
termoplásticos, termofixos e elastômeros. Os termoplásticos apresentam comportamento mecânico dúctil, os
termorfixos são se fundem sob aquecimento e os elastômeros são polímeros que sofrem deformações
elásticas quando submetidos a forças mecânicas, retornando ao seu estado inicial após interrupção da força.
Agora que nos aprofundamos quanto aos elementos e compostos, podemos passar para a análise da tabela
periódica e suas particularidades. Antes, porém, iremos fazer mais uma atividade para fixar o conteúdo!
Agora é com você!
Esta atividade não é pontuada.
Vamos exercitar seu conhecimento a
respeito dos isótopos e como abordar o tema
no ensino regular? Para isso, produza um
texto dissertativo com o seguinte checklist: o
que são isótopos? Quais suas características
principais? Em que eles têm sido
empregados? Quais as metodologias e
propostas implementadas para abordar esse
tema em sala de aula?
Depois de montar seu texto, compartilhe com
os colegas e discuta sobre cada ponto para
compreender o assunto da melhor forma:
praticando!
Vamos Praticar!
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1.3 Tabela
periódica
Buscando facilitar os estudos de química, os cientistas foram propondo diferentes ferramentas ao longo da
história. A tabela periódica é uma das mais importantes.
Moore (2010) explica que, na tabela periódica, os elementos são organizados em grupos, com base em
propriedades semelhantes. Os cientistas agruparam os elementos paraque não precisassem memorizar suas
propriedades individuais. Com a tabela, eles podem apenas lembrar as propriedades dos vários grupos.
A tabela periódica foi resultado de observações e experimentos cuidadosos de muitos cientistas brilhantes.
Quando tratamos sua concepção, o cientista mais relevante foi o russo Dmitri Mendeleev, que, em 1869,
arranjou os elementos conhecidos da época em grupos com propriedades semelhantes, alinhando-os em
ordem crescente de número atômico. O homem é considerado por muitos como precursor da tabela periódica
(SMITH, 2014).
Na grande maioria dos materiais disponíveis para o estudo de química, pode ser observada uma tabela
periódica em local de destaque. Isso porque ela representa todos os elementos conhecidos, organizados
adequadamente. Por isso, a partir de agora, estudaremos mais detalhes a respeito dela. Acompanhe!
1.3.1 História da tabela periódica
De acordo com Brown et al. (2016), a descoberta de elementos químicos está em andamento desde os tempos
antigos. Alguns aparecem na natureza na forma elementar e, portanto, foram descobertos há milhares de anos.
Em contraste, determinados elementos, como o tecnécio, são radioativos e intrinsecamente instáveis. Sabemos
sobre eles apenas por causa da tecnologia desenvolvida durante o século XX.
Contudo, durante o início do século XIX, os avanços da química tornaram mais fácil isolar elementos de seus
compostos. Como resultado, o número de elementos conhecidos mais do que dobrou, de 31 em 1800 para 63
em 1865. 
José Bonifácio de Andrada e Silva foi uma das figuras mais importantes no
cenário da independência do Brasil, considerado o pai da mineralogia no
país. Em 1790, realizou uma excursão para a Europa, a fim de adquirir
conhecimentos sobre mineralogia, filosofia e história natural.
Na Suécia, escreveu sobre características físicas e químicas de quatro
novos minerais nunca estudados, tornando-se o descobridor da petalita,
que posteriormente possibilitou a descoberta do lítio, tornando José
Bonifácio o único brasileiro a descobrir, mesmo que indiretamente, um
elemento químico (FRANCO-PATROCÍNIO, 2015).
Você o conhece?
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A Educação Inclusiva tem sido uma problemática que vem atraindo cada vez
mais pesquisadores. Visando promover a aquisição de conhecimentos em
química para alunos com deficiência visual, Oliveira et al. (2013) apresentaram
uma alternativa para se trabalhar a tabela periódica em braile.
Os alunos fizeram tabelas utilizando materiais alternativos, como miçangas.
Com esse material e de forma lúdica, o professor pôde integrar, favorecer a
conscientização e promover a apropriação por parte de todos os estudantes,
incluindo a identificação dos elementos, o número atômico, as famílias, os
períodos e as propriedades periódicas, que puderam ser trabalhadas em sala de
aula. 
Os autores da pesquisa conseguiram verificar, assim, que a tabela feita pelos
alunos foi de grande valia para o processo de construção de conhecimento,
enquanto prática inclusiva. Além disso, Oliveira et al. (2013) enfatizam quanto à
importância da inclusão e produção de materiais e recursos para utilizar como
ferramenta para o ensino de química em salas inclusivas.
A descoberta da tabela periódica e dos elementos químicos na década de 1860 foi um dos maiores avanços
científicos já feitos.
Segundo Rouvray (2004), tudo isso se tornou possível depois que quatro pré-requisitos decisivos foram
alcançados:
 
Com o passar do tempo, o número de elementos conhecidos foi aumentando, fazendo com que os cientistas
começassem a encontrar maneiras de classificá-los.
Os dois cientistas que mais se destacaram foram Dmitri Mendeleev, em 1869, e Lothar Meyer, na Alemanha.
Ambos publicaram esquemas de classificação muito semelhantes e notaram que propriedades químicas
parecidas ocorriam periodicamente quando os elementos eram organizados em ordem crescente de peso
atômico. Naquele período, os cientistas não tinham conhecimento dos números atômicos, mas fortuitamente
arranjaram os elementos em uma sequência correta.
Caso
o abandono das noções metafísicas e ocultas dos elementos que tipificavam a era alquímica;
a adoção de uma definição moderna e viável de um elemento;
o desenvolvimento de técnicas químicas analíticas para o isolamento dos elementos e a determinação das
suas propriedades;
a concepção de um meio de associar cada elemento a um número natural característico.
Você quer ver?
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Embora Mendeleev e Meyer tenham chegado essencialmente à mesma conclusão sobre a periodicidade das
propriedades elementares, Mendeleev recebeu o crédito por apresentar suas ideias com mais vigor e estimular
novos trabalhos.
A insistência do cientista em que elementos com características semelhantes fossem listados na mesma coluna,
obrigou-o a deixar espaços em branco em sua tabela (BROWN et al., 2016). 
#PraCegoVer: na figura, temos a fotografia do monumento à Dmitri Mendeleev em São Petersburgo, na Rússia,
incluindo a tabela periódica proposta pelo notável cientista. Em primeiro plano, sentado à esquerda e virado
para a direita, encontramos a estátua do cientista em cinza, o qual segura algo. Em segundo plano, mais à
direita da foto, temos uma parede com a tabela proposta pelo autor.
 
Com o passar dos anos, mudanças na forma da tabela periódica se tornaram necessárias, uma vez que mais
elementos — tais como gases raros, lantanídeos e actinídeos — tiveram que ser acomodados.
A história de Mendeleev é fascinante e inspiradora, pois sua
contribuição para a química é tão significante que tem sido
considerada por muitos uma das mais importantes contribuições
para a química. No vídeo Dmitri Mendeleiev, O Pai da Tabela
Periódica, produzido pela Verve Científica, descreve a trajetória
desse exímio cientista. Você pode assistir ao vídeo completo
clicando no botão abaixo. Não deixe de conferir!
Acesse (https://www.youtube.com/watch?v=x0N-
vWR5zE4)
Figura 3 - Monumento ao percussor da tabela periódica, Dmitri Mendeleev
Fonte: Pavel Sapozhnikov, Shutterstock, 2020.
https://www.youtube.com/watch?v=x0N-vWR5zE4
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Atualmente, vale destacar que a tabela não é considerada como tendo uma forma fixa, mas uma variedade de
disposições diferentes, cada uma empregada para um propósito específico (ROUVRAY, 2004).
1.3.2 Organização e aspectos gerais da tabela
A tabela periódica é organizada em sete linhas e 18 colunas. A linha e coluna específicas nos dizem muito
sobre as propriedades de um elemento. 
Uma linha na tabela periódica é chamada de período, sendo que os elementos na mesma linha são
semelhantes em tamanho. Essas linhas são numeradas de 1 a 7. O número de elementos varia em cada uma.
A coluna da tabela periódica é chamada de grupo ou família, podendo ser rotulada no topo de duas maneiras.
Em um dos sistemas, as 18 colunas da tabela recebem os números de 1 a 18, começando com a coluna mais à
esquerda. Outro sistema — este mais antigo, mas ainda amplamente utilizado — numera os grupos de 1 a 8,
seguidos pela letra A ou B.
Os elementos são classificados em três grupos gerais: principal, metais de transição e metais de transição
internos. Conforme Smith (2014), os elementos do grupo principal consistem nas duas colunas na extrema
esquerda e nas seis colunas na extrema direita. Os elementos do grupo dos metais de transição estão
contidos nas 10 colunas curtas no meio da tabela. Já os elementos do grupo de metais de transição internos
consistem em lantanídeos e actinídeos, mas não são atribuídos a números de grupo.A figura a seguir nos traz um exemplo de tabela periódica moderna, incluindo os quatro novos elementos
anunciados pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC): nipônio (nh), moscóvio (mc),
tenesso (ts) e oganésson (og). Observe com atenção!
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#PraCegoVer: na figura, temos um desenho retratando a tabela periódica moderna, incluindo as principais
informações de cada elemento, como número, símbolo, nome e peso atômico. Na tabela, os elementos estão
ordenados de forma crescente quanto ao seu número atômico, iniciando pelo elemento hidrogênio, com número
atômico 1, e finalizando com oganésson, de número atômico 118. Os elementos estão divididos em 18 grupos e
sete períodos.
 
O primeiro período tem apenas dois elementos: hidrogênio e hélio. O segundo e terceiro períodos têm oito
elementos cada. Por fim, o quarto e quinto períodos têm 18 elementos. Analise, também, que dois grupos de 14
elementos aparecem na parte inferior da tabela, que são os lantanídeos e actinídeos (SMITH, 2014).
Fonte: MicroOne, Shutterstock, 2020.
Quatro novos elementos produzidos artificialmente foram
adicionados à tabela periódica recentemente. A escolha dos nomes
teve relação direta com os pesquisadores que os descobriram, bem
como suas referências. Para saber mais a respeito do assunto,
Você quer ler?
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Os elementos ainda podem classificados como metais, não metais ou metaloides. Na próxima figura,
conseguimos observar como é feita essa distinção. Do lado esquerdo do boro, com exceção do hidrogênio,
estão os metais. Os ametais podem ser encontrados à direita do boro, incluindo os halogênios e gases nobres.
Já os metaloides têm como primeiro elemento do grupo o próprio boro.
#PraCegoVer: na figura, temos um desenho retratando a tabela periódica com cores representando as
diferentes categorias de elementos. Na cor vermelha, na primeira coluna, estão os metais alcalinos; à sua
direita, em laranja, os metais alcalinos terrosos; em verde claro, logo em seguida, os metais de transição; e em
amarelo, outros metais. Os metaloides estão à direita dos outros metais, em azul turquesa, enquanto que, em
roxo claro, podem ser observados os ametais. Na penúltima coluna, em roxo escuro, estão os halogênios; em
azul claro, na última coluna, estão os gases nobres; em verde, entre os metais de transição, estão as séries dos
lantanídeos; e em verde turquesa, abaixo dos lantanídeos, estão os actinídeos.
 
sugerimos a leitura do artigo Cientistas Escolhem Nomes de 4
Novos Elementos Químicos, publicado pelo G1. Você pode ler o
texto na íntegra clicando no botão abaixo. Confira!
Acesse (https://g1.globo.com/ciencia-e-
saude/noticia/cientistas-escolhem-nomes-de-4-novos-
elementos-periodicos.ghtml)
Fonte: Lars Poyansky, Shutterstock, 2020.
https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/cientistas-escolhem-nomes-de-4-novos-elementos-periodicos.ghtml
https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/cientistas-escolhem-nomes-de-4-novos-elementos-periodicos.ghtml
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Se analisarmos atentamente a figura anterior, entenderemos que a grande maioria dos elementos é classificada
como metal. De acordo com Moore (2010), esses metais têm propriedades que, normalmente, associamos aos
metais que encontramos na vida cotidiana. Eles são sólidos à temperatura ambiente, brilhantes, bons
condutores de eletricidade e calor, além de maleáveis.
Os não metais, por outro lado, têm propriedades opostas às dos metais, visto que são frágeis, não são
maleáveis ou dúcteis e são maus condutores de calor e eletricidade. Aliás, eles tendem a ganhar elétrons em
reações químicas. Alguns ainda são líquidos em temperatura ambiente (MOORE, 2010).
Já os metaloides ou semimetais têm propriedades que resultam de uma espécie de cruzamento entre metais e
ametais. Eles tendem a ser economicamente importantes por causa de suas propriedades únicas de
condutividade, o que os torna valiosos na indústria de semicondutores e chips de computador. Incluem astatino,
telúrio, arsênio, antimônio, silício, germânio e boro (MOORE, 2010).
Vamos fazer um pequeno exercício sobre
novas metodologias para o ensino de
química? Nesta atividade, você deve
escrever um projeto em que proponha a
utilização de um recurso tecnológico para
abordar a tabela periódica, como sites,
aplicativos, programas, experimentos,
atividades lúdicas e outros. Tente encontrar a
melhor opção e montar seu projeto com base
nisso!
Vamos Praticar!
1.4 Propriedades periódicas e
aperiódicas
Na natureza, assim como em outras invenções da humanidade, podemos notar padrões repetidos. As estações
repetem seu padrão de outono, inverno, primavera e verão. As marés, por sua vez, repetem seu padrão de
subida e descida. Terça-feira vem depois de segunda-feira, enquanto dezembro vem depois de novembro.
Assim, um padrão de ordem repetida é denominado periodicidade.
Conforme Chang (2011), as configurações eletrônicas dos elementos apresentam uma variação periódica em
função do aumento do número atômico, mas também podem ser observadas variações periódicas nos
comportamentos químico e físico.
Vamos examinar algumas propriedades químicas e físicas de elementos que estão no mesmo período ou
grupo?
Muitas das propriedades dos átomos dependem da sua configuração eletrônica e da carga nuclear efetiva, ou
seja, da força que o núcleo exerce sobre os elétrons externos dos átomos. A Lei de Coulomb descreve que a
magnitude da força da interação entre duas cargas elétricas depende do valor da magnitude das cargas
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envolvidas e da distância que as separa. A força atrativa entre um elétron e o núcleo depende da magnitude da
carga nuclear e da distância média entre eles. A força aumenta conforme a carga nuclear aumenta, assim como
diminui conforme o elétron se move para longe do núcleo (BROWN et al., 2016).
Em um átomo de muitos elétrons, entretanto, a situação é mais complicada. Além da atração de cada elétron
para o núcleo, Brown et al. (2016) mencionam que o elétron sofre a repulsão devida a outros elétrons. Essas
repulsões elétron-elétron cancelam parte da atração do elétron para o núcleo, de modo que ele sente menos
atração do que se os outros elétrons não estivessem lá. Em essência, cada elétron em um átomo de muitos
elétrons é separado do núcleo por estes. Portanto, experimenta uma atração líquida menor do que na ausência
de outros elétrons.
A carga nuclear efetiva aumenta da esquerda para a direita em qualquer período da tabela periódica (BROWN
et al., 2016).
1.4.1 Periodicidade das propriedades dos átomos
Diversas propriedades dos átomos exibem tendências periódicas, ou seja, mudam de maneira regular em
uma linha ou coluna da tabela. Duas propriedades que demonstram esse fenômeno são o raio atômico e a
energia de ionização.
Algumas propriedades físicas estão relacionadas ao tamanho dos átomos, entre elas a densidade, o ponto de
fusão e o ponto de ebulição. Medir o tamanho dos átomos não é uma tarefa simples. Muitas vezes, ele é
descrito em termos do raio atômico, definido pela metade da distância entre os dois núcleos em dois átomos
adjacentes (ATKINS; JONES, 2011).
A figura na sequência apresenta o raio atômico dos elementos da tabela periódica de acordo com suas
posições. Confira!
#PraCegoVer: na figura, temos um desenho retratandoa tabela periódica sem seus elementos. O raio atômico
destes está disposto de acordo com suas posições. Os elementos da primeira coluna, mais à esquerda, estão
os maiores de cada período. À sua direita, os raios vão diminuindo no período. Na ilustração, há duas setas
Figura 4 - Periodicidade do raio atômico na tabela periódica
Fonte: magnetix, Shutterstock, 2020.
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indicando o sentido do aumento no raio atômico. Eles aumentam de cima para baixo ao descer de um grupo, ou
seja, em todas as colunas verticais. Também aumentam da direita para a esquerda em um período.
 
A capacidade de ceder elétrons de um átomo ou íon tem grande impacto em seu comportamento químico. A
energia de ionização de um átomo é definida como a energia necessária para remover um elétron do átomo
em estado gasoso, sendo que valores muito altos indicam que é preciso muita energia para a remoção.
As energias de ionização geralmente aumentam conforme os elétrons sucessivos são removidos, da esquerda
para a direita em um período. Os metais alcalinos apresentam a menor energia de ionização em cada período,
enquanto que os gases nobres apresentam os maiores valores (BROWN et al., 2016).
Temos, ainda, que a energia de ionização diminui ao longo de um grupo. De forma generalizada, átomos
menores apresentam energias de ionização superiores, enquanto que átomos maiores apresentam baixos
valores (BROWN et al., 2016).
Vale citar que a energia necessária para remover um elétron da camada mais externa depende da carga
nuclear efetiva e da distância média do elétron em relação ao núcleo.
Conhecer a energia liberada por um átomo ao receber um elétron pode fornecer informações que possibilitam
prever algumas de suas propriedades químicas.
A afinidade eletrônica de um elemento é definida como a energia liberada quando adicionamos um elétron ao
átomo em fase gasosa. Se positiva, implica na liberação de energia quando um elétron se liga ao átomo. Se
negativa, indica que deve ser fornecida energia para remover inserir o elétron no átomo (RUSSEL, 2009).
Chang (2011) complementa que a afinidade eletrônica aumenta da esquerda para a direita em determinado
período, porém diminui descendo um grupo.
Compreendido sobre o assunto, vamos a mais uma questão? Para resolvê-la, é importante estabelecer a
definição de propriedades periódicas. Posteriormente, deve-se fazer um esquema de setas indicando o
comportamento das propriedades periódicas mencionadas, a fim de verificar quais delas apresentam
comportamento similar e quais não. Vamos tentar?!
Estudado a respeito das propriedades periódicas, seguiremos com o conteúdo a respeito das propriedades
aperiódicas no próximo item. Vejamos!
1.4.2 Propriedades aperiódicas
As propriedades que variam conforme o número atômico aumenta, mas que não se repetem em períodos
regulares, são denominadas propriedades aperiódicas. Entre as principais, podemos mencionar o calor
específico, a densidade, a dureza, a massa atômica e o índice de refração.
Segundo Atkins e Jones (2011), as principais propriedades físicas e químicas dos metais são a boa
condutividade de eletricidade e calor, a ductilidade, a maleabilidade, o brilho, a reagem com ácidos e que
formam cátions e haletos iônicos.
Diferente dos metais, as propriedades dos ametais incluem baixa condutividade de eletricidade e calor, são
quebradiços, têm baixa maleabilidade, geralmente apresentam baixos pontos de fusão e ebulição, não reagem
a ácidos e formam ânions e haletos covalentes.
Feltre (2004), considerando as propriedades aperiódicas e o aumento do número atômico, explica quanto ao
aumento na massa atômica. O calor específico do elemento no estado sólido, definido como a quantidade de
calor necessária para elevar 1ºC à temperatura de 1 g do elemento, diminui conforme aumentamos o número
Agora é com você!
Esta atividade não é pontuada.
26/03/2024, 15:54 Bases da química para ciências
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atômico. Interessante, não?
Considerando tudo que estudamos até aqui,
proponha uma atividade prática para discutir
as propriedades dos materiais em sala de
aula, utilizando itens de fácil acesso. O
experimento deve abordar as propriedades
físico-químicas dos metais, não metais e
gases. Apresente os materiais utilizados, o
procedimento experimental e as discussões
relacionadas. Depois, compartilhe com seus
colegas!
Vamos Praticar!
Chegamos ao fim da primeira unidade da disciplina de Bases da Química para
Ciências. Aqui, pudemos aprofundar nossos conhecimentos sobre a composição da
matéria e estabelecer sua relação com a energia. Além disso, verificamos que a
construção do conhecimento cientifico é um processo dinâmico, que as
propriedades físicas e químicas dos materiais presentes no nosso cotidiano
dependem essencialmente da natureza dos átomos que as compõem e que podem
ser obtidas na tabela periódica uma vasta gama de informações.
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
Conclusão
conhecer a história e evolução dos modelos atômicos, reconhecendo a produção
de conhecimento como um processo dinâmico;
identificar as propriedades físicas e químicas de materiais presentes no cotidiano
e sua relação com os átomos;
compreender quanto ao tipo de ligação química que mantém os átomos unidos,
incluindo sólidos moleculares e iônicos;
reconhecer a importância da tabela periódica como um recurso para estudar e
aprender química, desde seu surgimento até os dias atuais;
aprender a relacionar o mundo macroscópico com o microscópico utilizando a
tabela periódica e as propriedades dos materiais.
26/03/2024, 15:54 Bases da química para ciências
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ATKINS, P. W.; PAULA, J. Físico-química. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC,
2017. v. 1.
ATKINS, P. W.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida
moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.
BROWN, T. L. et al. Química: a ciência central. 13. ed. São Paulo:
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novos-elementos-periodicos.ghtml). Acesso em: 18 nov. 2020.
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Referências
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