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QUIMICA APLICADA A ENG. CIVIL PROF.: YANA BATISTA BRANDÃO TABELA PERIÓDICA • É a disposição sistemática dos ELEMENTOS, na forma de uma TABELA, em função de suas propriedades; • São muito úteis para se preverem as características e tendências dos ÁTOMOS e das MOLÉCULAS deles formadas; • Permite prever propriedades como: ELETRONEGATIVIDADE, RAIO IÔNICO, ENERGIA DE IONIZAÇÃO. • Elementos que apresentam as propriedades semelhantes são dispostos em colunas; • Este ordenamento foi proposto pelo químico “russo Dmitri Mendeleiev”; substituindo o ordenamento pela massa atômica; • “Princípios da Química” em 1869, eram conhecidos apenas cerca de 60 elementos químicos; TABELA PERIÓDICA •Ao participar de um congresso em Karlsruhe, na Alemanha, Mendeleiev percebe que os pesos atômicos poderiam ser uma característica fundamental dos átomos. ● O químico concluiu que havia uma variação periódica de determinadas propriedades em função de seus pesos atômicos. TABELA PERIÓDICA •Tabela periódica de Mendeleiev na parede de uma escola técnica de São Petersburgo, na Rússia (Latinstock); TABELA PERIÓDICA -Na Tabela original de Mendeleiev, cada período tinha o mesmo comprimento. TABELA PERIÓDICA - Cada linha (ou período) na tabela correspondia ao preenchimento de um nível quântico de elétrons; • Em 1789, Antoine Lavoisier publicou uma lista de 33 elementos químicos; • Embora Lavoisier tenha agrupado os elementos em gases, metais, não-metais e terras, os químicos passaram o século seguinte à procura de um esquema de construção mais precisa; • O professor de química russo Dmitri Ivanovich Mendeleiev e Julius Lothar Meyer publicaram de forma independente as suas tabelas periódicas em 1869 e 1870. TABELA PERIÓDICA - Por milhares de anos, da Babilônia à Índia, passando pela Grécia e China, diferentes civilizações patinaram no conceito de que tudo era formado apenas por quatro elementos clássicos: água, terra, fogo e ar. Eventualmente, um quinto elemento, o éter, era adicionado a esse grupo. - Somente no século XVIII, mais precisamente em 1789, ano da Revolução Francesa, o francês Antoine Lavoisier compilou a primeira lista com 33 elementos, tirando a química do terreno da alquimia e lançando as bases para avanços científicos sem precedentes. • A tabela periódica relaciona os elementos em LINHAS denominadas PERÍODOS e COLUNAS chamadas GRUPOS ou FAMÍLIAS, em ordem crescente de seus números atômicos (Z); TABELA PERIÓDICA • Períodos: - Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, que corresponde ao número do período; - Conforme a sequência de letras K-Q, ou também de acordo com o número quântico principal- n. TABELA PERIÓDICA • Os períodos são: (1ª) camada K = 2 (2ª) Camada L = 8 (3ª) Camada M = 18 (4ª) Camada N = 32 (5ª) Camada O = 32 (6ª) Camada P = 18 (7ª) Camada Q = 8 TABELA PERIÓDICA • Grupos são: -Antigamente, chamavam-se "famílias". Os elementos do mesmo grupo têm o mesmo número de elétrons na camada de valência (camada mais externa); - Assim, os elementos do mesmo grupo possuem comportamento químico semelhante; - Existem 18 grupos sendo que o ELEMENTO QUÍMICO HIDROGÊNIO é o único que não se enquadra em nenhuma família e está localizado em sua posição apenas por ter número atômico igual a 1, isto é, como tem apenas um elétron na última camada, foi colocado no Grupo 1, mesmo sem ser um metal. - Na tabela os grupos são as linhas verticais (de cima para baixo) Classificações dos elementos • Os elementos químicos também podem ser classificados em conjuntos, chamados de séries químicas, de acordo com sua configuração eletrônica: • Elementos representativos: pertencentes aos grupos 1, 2 e dos grupos de 13 a 17. • Elementos (ou metais) de transição: pertencentes aos grupos de 3 a 12. • Elementos (ou metais) de transição interna: pertencentes às séries dos lantanídios (terras raras) e dos actinídios. • Gases nobres: pertencentes ao grupo 18. • podem ser classificados de acordo com as suas propriedades físicas nos grupos a seguir: • Metais; • Semimetais ou metalóides (termo não mais usado pela IUPAC: os elementos desse grupo distribuíram-se entre os metais e os ametais); • Ametais (ou não-metais); • Gases nobres; • Hidrogênio. Classificações dos elementos • Os metais tem propriedades físicas diferentes; • Os metais tendem a ter um brilho tão característico, que é chamado de brilho metálico; •Os metais são bons condutores de eletricidade; •Os metais são bons condutores de calor; •Os metais apresentam maleabilidade (capacidade de ser transformados em lâminas finas e a ductilidade (possibilidade de ser transformado em fio). SÓDIO O metal é usado como agente redutor em certas reações e o sódio líquido é usado na refrigeração de reatores nucleares. Magnésio - O elemento é usado em várias ligas metálicas leves, por exemplo, para construção de aviões. Quimicamente é muito reativo. Cádmio -É usado em ligas de baixo ponto de fusão para fazer soldas, em baterias de Ni-Cd, em ligas especiais e em processos de eletrodeposição, em pilhas recarregáveis. ; -Os compostos de cádmio são usados como materiais de telas fosforescentes de tubos de TV. Índio - É usado em semicondutores nas formas InAs, InP e InSb. Paládio - É usado na joalheria e como catalisador de reações com hidrogênio. Prata - O elemento é usado em joalheria, utensílios para mesa, objetos de decoração, etc. Compostos de prata são usados em fotografia. Rutênio - É usado como catalisador e em algumas ligas de platina. Ródio - É usado em ligas de platina, por exemplo em termopares, em jóias de platina e em refletores óticos. Molibdênio -O elemento é usado em ligas metálicas; -O sulfeto de molibdênio (IV), MoS2, é usado como lubrificante. Tecnésio -Usado como sonda em diagnósticos médicos. Zircônio - O elemento é usado em reatores nucleares (é um eficiente absorvedor de nêutrons). Nióbio -É usado em aços especiais e em juntas de soldas (para aumentar a resistência mecânica); -As ligas nióbio-zircônio são usadas em supercondutores. Estrôncio • Pode ser metabolizado com o cálcio na formação dos ossos. Chumbo • Saturnismo: envenenamento por chumbo. - É usado na construção civil, baterias de ácido, em munição, proteção contra raios-X e forma parte de ligas metálicas para a produção de soldas, fusíveis, revestimentos de cabos elétricos, materiais antifricção, metais de tipografia, etc Ýtrio • O metal é usado em ligas supercondutoras e em ligas para ímãs permanentes fortes (em ambos os casos com cobalto); • O óxido Y2O3, é usado como fosforescente em televisores coloridos, laser dopado com neodímio e componentes de microondas. Arsênio •Compostos de arsênio são usados em inseticidas e como agente dopante em semi-condutores. O elemento é incluído em ligas à base de chumbo para promover o endurecimento delas. Zinco • O metal é usado na galvanização e em várias ligas. Níquel •O níquel metálico é usado em aços especiais e sendo magnético, em ligas metálicas como Mumetal. Também é eficiente catalisador particularmente de reações de hidrogenação. Os principais compostos são formados com níquel no estado de oxidação +2. Cobre •cobre metálico é usado na produção de cabos elétricos. Suas ligas de cobre-zinco (latão) e cobre-estanho (bronze) também são muito usadas. Ferro •É necessário como elemento em nível de traço nos organismos vivos. •Nos vertebrados existe íon de ferro na molécula de hemoglobina do sangue que faz o transporte de oxigênio dos pulmões para o tecido e do dióxido de carbono dascélulas para os pulmões. Cobalto •O cobalto é importante componente de ligas metálicas. É usado em aços inoxidáveis e em ligas resistentes à oxidação em altas temperaturas, para hélices de turbinas e ferramentas de corte. Manganês • O minério é misturado com minério de ferro e reduzido em forno elétrico para produzir ferro-manganês para uso em ligas de aços. Vanádio • O elemento é usado em várias ligas de aço. Cromo •O metal também é usado em camadas de revestimento metálico, eletrodepositadas e com efeito decorativo e brilhante, e na produção de certos compostos de cromo. A temperaturas normais o metal é resistente à corrosão. Titânio •A principal aplicação é em grande número de ligas fortes, resistentes à corrosão, para aeronaves, navios, indústria química. Exposto ao ar, o elemento forma cobertura passiva de óxido. Potássio •O metal tem poucos usos mas os sais de potássio são usados em muitas aplicações. O potássio é um elemento essencial nos organismos vivos. Cálcio •É usado como agente redutor na extração de metais como tório, zircônio e urânio. O cálcio é um elemento essencial dos organismos vivos sendo necessário para o crescimento e desenvolvimento. Alumínio •São produzidas muitas ligas de alumínio contendo vários elementos inclusive cobre, manganês, silício, zinco e magnésio. Sua leveza, resistência mecânica (em ligas), resistência à corrosão e condutividade elétrica, o tornam adequado para muitas finalidades inclusive na construção de veículos, aeronaves, construção civil e cabos condutores. Berílio •É usado na manufatura de ligas de Be – Cu que são utilizadas em reatores nucleares como refletores e moderadores devido à sua pequena seção transversal. O óxido de berílio é usado em cerâmicas e em reatores nucleares. Gota de mercúrio • O mercúrio metálico (prata ardente) é líquido a temperatura ambiente, diferentemente dos outros metais que são sólidos. Mercúrio É bastante conhecido o episódio de Minamata no Japão, onde grande quantidade de mercúrio orgânico foi lançada por uma indústria, contaminando peixes e habitantes da região, provocando graves lesões neurológicas e mortes. - É altamente tóxico ao homem, sendo que doses de 3 à 30 gramas são fatais. •Quantos átomos existem de cada um dos elementos presentes na fórmula: • A) Al2(SO4)3 • B) CoCl2.6H2O • C) Ca3(PO4)2 • D) Mo(NO3)2.5H2O Raio Atômico •O raio atômico é a distância do núcleo à ultima camada eletrônica. •Ao contrário do que se poderia pensar, o raio atômico não depende apenas do peso do átomo e/ou da quantidade de elétrons presentes na eletrosfera. É também fortemente afetado pela eletronegatividade de cada elemento. 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. ● 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. ● 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. ENERGIA DE IONIZAÇÃO - 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 - 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. O elemento químico que possui a maior afinidade eletrônica é o Cloro. - Mede a energia liberada por um átomo em estado fundamental e no estado gasoso ao receber um elétron. - 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. ELETRONEGATIVIDADE •É a força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação; •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. ELETRONEGATIVIDADE • O elemento mais eletronegativo da tabela periódica é o flúor. ELETROPOSITIVIDADE •É a tendência de perder elétrons, apresentada por um átomo. Quanto maior for seu valor, maior será o caráter metálico. •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. ELETROPOSITIVIDADE •É a tendência de perder elétrons, apresentada por um átomo. Quanto maior for seu valor, maior será o caráter metálico. •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. ELETROPOSITIVIDADE •O elemento químico mais eletropositivo é o frâncio. Ele tem tendência máxima à oxidação. 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. POTENCIAL DE IONIZAÇÃO •o Flúor e o Cloro são os elementos que possuem os maiores potenciais de ionização; FIM
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