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Prof. Yasmine Micheletto ANTOINE LAVOISIER Ordenou e sistematizou um conjunto de observações e hipóteses que deu origem à química científica; Construiu uma tabela com 32 elementos; Classificação periódica de Dimitri Mendeleyev (1869) *Dos atuais 118 elementos químicos conhecidos,cerca de 60 já haviam sido isolados e estudados em 1869, quando o químico russo Dmitri Mendeleev se destacou na organização metódica desses elementos. Classificação periódica de Dimitri Mendeleyev (1869) Colocou os elementos por ordem crescente das suas massa atômicas, distribuindo-os em 8 colunas verticais e 12 linhas horizontais; Verificou que as propriedades variavam periodicamente à medida que aumentava a sua massa atômica; • Admitiu que o peso atômico de alguns elementos não estava correto; • Deixou lugares vagos para os elementos que ainda estavam por descobrir. Lei periódica de Moseley (1903) Demonstrou que a carga do núcleo do átomo é característica de um elemento químico; Reordenou os elementos químicos por ordem crescente dos seus números atómicos; Tabela Periódica H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Un q Un p Un h Un s Un o Un e Uu n Uu u “Quando os elementos são agrupados por ordem crescente de número atómico (Z) observa-se a repetição periódica de várias propriedades.” O princípio de construção da tabela periódica atual está baseado em que as semelhanças nas propriedades químicas dos elementos são justificadas pelas semelhanças de suas eletrosferas. Configuração eletrônica: Grupos/Famílias:Vertical:1,2,13,14,15,16,17,18 nº de elétrons no último nível Hélio só tem 2 elétrons. Períodos: horizontal indica o nº de níveis eletrônico A série de actinídeos de Glenn Seaborg (1951) Lantanídeos Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Actinídeos Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr A partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel em química, pelo seu trabalho. O elemento 106 tabela periódica é chamado seabórgio, em sua homenagem. Na tabela atual, os elementos químicos estão dispostos em ordem crescente de número atômico, originando na horizonal os períodos, e na vertical (em coluna), as famílias ou grupos. Família (ou grupo) 1º período (ou série) 2º período (ou série) 3º período (ou série) 4º período (ou série) 5º período (ou série) 6º período (ou série) 7º período (ou série) Série dos Lantanídeos Série dos Actinídeos Organização da Tabela Periódica Famílias ou grupos •A tabela atual é constituída por 18 famílias. Cada uma delas agrupa elementos com propriedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na camada de valência. 12s 13s Família IA = todos os elementos apresentam 1 elétron na camada de valência. 6 2 p 2 2 s 2 1 s 11 Na 2 1 s 3 Li - - •Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famílias ou grupos. A mais comum é indicar cada família por um algarismo romano, seguido de letras A e B, por exemplo, IA, IIA, VB. Essas letras A e B indicam a posição do elétron mais energético nos subníveis. •No final da década passada, a IUPAC propôs outra maneira: as famílias seriam indicadas por algarismos arábicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B. * • São elementos cuja distribuição eletrônica possuem elétron de diferenciação em subnível s ou p. • O número de elétrons da camada de valência corresponde ao número da família. São elementos representativos todos elementos da família A . • O número do grupo ou família corresponde ao número de elétrons da última camada (camada de valência). Grupo A Os elementos que constituem essas famílias são denominados elementos representativos, e seus elétrons mais energéticos estão situados em subníveis s ou p. Nas famílias A, o número da família indica a quantidade de elétrons na camada de valência . Elas recebem ainda nomes característicos. Família ou grupo Nº de elétrons na camada de valência Distribuição eletrônica da camada de valência Nome IA 1 ns¹ Metais alcalinos IIA 2 ns² Metais alcalinos terrosos IIIA 3 ns² np¹ Família do boro IVA 4 ns² np² Família do carbono VA 5 ns² np³ Família do nitrogênio VIA 6 ns² np4 Calcogênios VIIA 7 ns² np5 Halogênios VIIIA ou O 8 ns² np6 Gases nobres A distribuição eletrônica do átomo de um dado elemento químico permite que determinemos sua localização na tabela. Localização dos elementos nas Famílias A Exemplo: Sódio(Na) – Z = 11 1s²2s²2p63s¹ Período: 3º Família: 1A – Metais Alcalinos Elementos de Transição Interna ( Subníveis f ) • São elementos cuja distribuição eletrônica em ordem crescente de energia terminam em f. A antepenúltima camada é incompleta. • São os Lantanóides (Lantanídios) e os Actinóides (Actinídios). • Estão todos na família 3B, sexto e sétimo períodos respectivamente: Exemplo: 57La = 1s 2; 2s2; 2p6; 3s2; 3p6; 4s2; 3d10; 4p6; 5s2; 4d10; 5p6; 6s2; 4f1. Grupo B s d p f O esquema abaixo mostra o subnível ocupado pelo elétron mais energético dos elementos da tabela periódica. Classificação dos Elementos Hoje em dia, os elementos químicos distribuem-se nos seguintes grupos: Metais Não-Metais ou Ametais Gases Nobres ou Gases raros ou Gases inertes Hidrogênio Metais - Sólidos; exceto o Hg (25°C, 1atm); - Brilho característico; - Dúcteis (fios); - Maleáveis (lâminas); - São bons condutores de calor e eletricidade. Césio Bário Rubídio Não-Metais - Quebradiços; - Opacos; - Formam compostos covalentes (moleculares); - São péssimos condutores de calor e eletricidade (exceção para o carbono). Gases Nobres - Formam moléculas monoatômicas; - São inertes mas podem fazer ligações apesar da estabilidade (em condições especiais); - São sete: He, Ne, Ar, Xe, Kr, Rn. Argônio protege filamentos de lâmpadas. Hidrogênio - É considerado um grupo à parte. - Ele é inodoro, incolor, combustível e o elemento químico menos denso conhecido. - Possui a propriedade de se combinar com metais e não-metais. - Nas condições ambientes, é um gás extremamente inflamável. - É empregado como combustível em foguetes espaciais. Propriedades periódicas e aperiódicas A variação das propriedades físicas e químicas das substâncias simples e de seus elementos em função do número atômico pode ser: Aperiódica Periódica PROPRIEDADES PERIÓDICAS São exemplos de propriedades periódicas: *raio atômico, *energia (potencial) de ionização,*afinidade eletrônica, *eletropositividade, *eletronegatividade e RAIO ATÔMICO À medida que os elétrons vão ocupando níveis mais energéticos (de maior volume), o raio atômico dos átomos deve aumentar, assim, é óbvio que o raio atômico de elementos de um mesmo grupo da tabela deve aumentar à medida que se passa para níveis de valência de mais alta energia. Exemplos: O raio atômico dos elementos diminui em um mesmo período da tabela periódica à medida que aumenta o número atômico atração (núcleo-elétron). O raio atômico dos elementos aumenta de cima para baixo em um mesmo grupo da tabela periódica. POTENCIAL DE IONIZAÇÃO OU ENERGIA DE IONIZAÇÃO É a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. Para um átomo que apresente n elétrons haverá n energias de ionização diferentes. X (g) + Energia → X + (g) + e - Quanto menor o raio atômico, maior será o potencial de ionização. Quando se analisa os valores de potencial de ionização dos elementos de um mesmo nível energético, observa-se que esses tendem a aumentar à medida que aumenta o número atômico. • Mg (g) + 7,6 eV → Mg+ + 1 e- (1ª EI) • Mg+ (g) + 14,9 eV → Mg2+ + 1 e- (2ª EI) • Mg2+(g) + 79,7 eV → Mg3+ + 1 e- (3ª EI) Assim: EI1< EI2 < EI3 < ….. Quanto mais energético for o elétron, menor será a energia necessária para arrancá-lo do átomo. O aumento na energia de ionização à medida que são arrancados mais elétrons ocorre por dois fatores: 1) Maior interação eletrostática entre os demais elétrons restantes; 2) Mudança do nível energético do elétron, que produz grande aumento de energia, de 2 a 15 vezes maior que o valor do potencial anterior. AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE É a energia liberada quando um átomo captura um elétron no estado gasoso. X (g) + e - → X-(g) + Energia Quanto mais baixo o nível de valência de um dado elemento, maior a facilidade de seus átomos capturarem elétrons e mantê-los atraídos pelo núcleo. Assim, quanto menor o raio atômico do elemento, maior será a sua afinidade eletrônica. F Fr H Em um mesmo período da tabela periódica a AE aumenta à medida que aumenta o número atômico. Em um mesmo grupo da tabela periódica a AE aumenta de baixo para cima. B C N O F Cl Br I Fr H ELETRONEGATIVIDADE É definida como a habilidade relativa que um átomo tem de atrair para si os elétrons envolvidos em uma ligação química. Exercícios 1. Usando somente a tabela periódica, dê as configurações eletrônicas nos estados fundamentais de : a) C (Z=6) b) P (Z = 15) c) Cr (Z = 24) d) As (Z = 33) e) Sr (Z = 38) f) Cu (Z = 29) 2. Usando somente a tabela periódica, dê as configurações eletrônicas nos estados fundamentais de: a) Al3+ b) Ca2+ c) Rb+ d) O2- e) Br- f) Ti2+ g) Mn3+ h) Co2+ Exercícios 3. Usando somente a tabela periódica, dê os símbolos do átomo, no estado fundamental, que tem a seguinte configuração na camada de valência: a) 3s2 b) 2s2 2p1 c) 4s2 4p3 d) 5s2 5p4 e) 6s2 6p6 4. Usando somente a tabela periódica, disponha em ordem crescente de tamanho dos seguintes átomos. a) N e F b) Be e Li 5. Para cada um dos seguintes pares de átomos, estabeleça qual deveria ter a maior afinidade eletrônica e explique por que: a) Br e I b) Li e F c) F e N Exercícios 6. Por que a segunda energia de ionização de qualquer átomo é maior do que a primeira? 8. Compare os elementos Li, K, C e N. a) qual o elemento possui o maior raio atômico? b) coloque os elementos em ordem crescente de Energia de Ionização. Exercícios 9. Responda as perguntas formuladas sobre os elementos A e B que têm as seguintes configurações eletrônicas: A = [Kr] 5s1 ; B = [Ar] 3d10 4s2 4p4 a) o elemento A é um metal, não-metal ou gás nobre? b) que elemento tem maior Energia de Ionização? c) que elemento tem menor Afinidade Eletrônica? d) que elemento tem átomos maiores? Exercícios 10.Percorrendo a coluna dos halogênios, na tabela periódica, no sentido do número atômico crescente, notamos: a) o aumento da eletronegatividade. b) a diminuição da densidade. c) a diminuição do ponto de fusão. d) a diminuição do volume atômico. e) o aumento da eletropositividade. É a espécie química que apresenta o número de prótons diferente do número de elétrons. Cátions: Quando o átomo perde elétrons Ânions: Quando o átomo ganha elétrons 3) Determine o número de prótons, elétrons e o número de nêutrons dos íons abaixo. a) 17Cl - (massa atômica: 35) b) 11Na + (massa atômica: 23) c) 20Ca +2 (massa atômica: 40) ÍONS
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