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TABELA PERITABELA PERIÓÓDICADICA 1. A TABELA PERIÓDICA DE MENDELEEV (1869) Elementos organizados em ordem crescente de suas massas atômicas Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V Grupo VI Grupo VII Grupo VIII 1 H 1 2 Li 7 Be 9,4 B11 C 12 N 14 O 16 F 19 3 Na 23 Mg 24 Al 27,3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35,5 4 K 39 Ca 40 - 44 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56, Co 59, Ni 59, Cu 63 5 Cu 63 Zn 65 - 68 - 72 As 75 Se 78 Br 80 6 Rb 85 Sr 87 ?Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 - 100 Ru 104, Rh 104, Pd 105, Ag 100 7 Ag 108 Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 128 I 127 8 Cs 133 Ba 137 ? Di 138 ? Ce 140 - - - - - - - - - 9 - - - - - - - 10 - - ? Er 178 ? La 180 W 184 W 184 - Os 195, Ir 517, Pt 198, Au 199 11 Au 199 Hg 200 Tl 204 Pb 207 - - 12 - - - Th 231 U 240 U 240 - - - - - - - 2. A TABELA PERIÓDICA ATUAL “Arrumando-se os elementos químicos em ordem crescente de seus números atômicos, observa-se uma repetição periódica de propriedades físicas e químicas” Características: *Existem 7 linhas horizontais denominadas de períodos *Existem 18 linhas verticais chamadas grupos, cada um contendo uma família de elementos. Os grupos 1, 2 e de 13 a 18 são designados como elementos representativos, genéricos ou regulares Os grupos de 3 até 12 e constituem os elementos de transição As duas linhas longas de elementos, colocados fora da tabela, representam os chamados elementos de transição interna. Os da 1° linha são chamados lantanídeos ou terras raras. Os da 2° são os actinídeos Certas famílias são classificadas por nome ou pelo número do grupo: 1 - metais alcalinos 2 - metais alcalinos terrosos 16 - calcogênios 17 - halogênios 18 - gases nobres, raros ou inertes * Propriedades gerais Metais: sólidos (exceto o mercúrio), em geral duros, com brilho característico, densos, de altos pontos de fusão e ebulição, bons condutores de calor e eletricidade, dúcteis e formam íons positivos Não-metais (ou ametais): maus condutores de eletricidade, não possuem brilho característico e, quando sólidos, são quebradiços e formam íons negativos Semi-metais (ou metalóides): propriedades intermediárias entre metais e não-metais Gases Nobres: relativamente raros e os únicos encontrados na natureza na forma de átomos isolados Hidrogênio: único elemento que se exclui desta divisão, uma vez que tem comportamento não metálico, sob condições normais. É encontrado na forma de H2 ou combinado a outros elementos METAIS NÃO METAIS SEMIMETAIS GASES NOBRES B Si Ge As Sb Te Po HIDROGÊNIO * Classificação atual IUPAC (1985): famílias ou grupos numerados de 1 a 18, da esquerda para a direita. Esses números expressam o total de elétrons que os átomos dos elementos de cada família possuem nos seus subníveis mais externos e mais energéticos. s1 s1 s2 s2d1 s2d2 s2d3 s2d4 s2d5 s2d6 s2d7 s2d8 s2d9 s2d10 d10* s2p1 d10* s2p2 d10* s2p3 d10* s2p4 d10* s2p5 d10* s2p6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 2 + 1 = 3 2 + 2 = 4 2 + 3 = 5 2 + 4 = 6 2 + 5 = 7 2 + 6 = 8 2 + 7 = 9 2 + 8 = 10 2 + 9 = 11 2 + 10 = 12 10 * + 2 + 1 = 13 10 * + 2 + 2 = 14 10 * + 2 + 3 = 15 10 * + 2 + 4 = 16 10 * + 2 + 5 = 17 10 * + 2 + 6 = 18 *Subnível d do penúltimo nível de energia do átomo no estado fundamental totalmente preenchido (com 10 elétrons) a partir do 4° período. No caso dos elementos que ocupam o 2° e 3° períodos, podemos considerar que, para elementos que possuem o elétron mais energético em subnível p, o número da família é dado pela soma: elétrons de valência + 10 Localização dos elementos na TP usando a classificação atual Período -Maior nível: indica o período em que o elemento se encontra Grupo ou Família - A soma do número de elétrons da camada de valência e dos elétrons do subnível mais energético fornece o Grupo ou Família - Elementos dos 2°, 3° e 4° períodos localizados no bloco p (ou terminados em p): a soma dos elétrons de valência + 10 fornecerá o Grupo ou Família - Os Lantanídeos e Actinídeos pertencem à Coluna 3 da Tabela Periódica - Elementos transurânicos (acima de Z=92): artificiais - Elementos cisurânicos (também artificiais): Tecnécio (Z = 43), Promécio (Z=61), Astato (Z=85) e Frâncio (Z=87) - Elementos radioativos: a partir do Bismuto (Z=83) até o Urânio (Z =92). Exceções: Astato e Frâncio -Famílias a saber: * Metais alcalinos (ns1, n ≠ 1): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr * Metais alcalinos terrosos (ns2, n ≠ 1): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra * Família do Boro (ns2 np1): B, Al, Ga, In, Tl * Família do Carbono (ns2 np2): C, Si, Ge, Sn, Pb * Família do Nitrogênio (ns2 np3): N, P, As, Sb, Bi * Calcogênios (ns2 np4): O, S, Se, Te, Po * Halogênios (ns2 np5): F, Cl, Br, I, At * Gases Nobres (ns2 np6): He (1s2), Ne, Ar, Kr, Xe, Rn * Classificações antigas Chemical Abstracts Service Group (utilizada oficialmente até 1986) • Número das famílias em numerais romanos • Elementos representativos: de IA até VIIIA • Elementos de transição: IB até VIIB. A tríade do ferro, a leve da platina e a pesada da platina recebem a numeração VIII. • Elementos de transição interna: pertencentes a família IIIB • Famílias A, IB e IIB: o número da coluna indica o número de elétrons na camada de valência do átomo no estado fundamental • Elementos das famílias IIIB até VIIB e 1° coluna da família VIII: n° da família igual a soma dos elétrons do subnível mais energético com os elétrons da camada de valência • Elementos da 2° e 3° colunas da família VIII: não existe relação entre o número de elétrons e o número da família que eles ocupam Numeração antiga da IUPAC Famílias divididas em dois grupos principais, A e B, além da família zero (gases nobres) * Elementos de transição Bloco d - os elétrons vão preenchendo os subníveis “d” da penúltima camada do átomo, isto é, (n-1)d 3 (IIIB) ns2 (n-1)d1 4 (IVB) ns2 (n-1)d2 5 (VB) ns2 (n-1)d3 ns1 (n-1)d4 (Nb) 6 (VIB) ns2 (n-1)d4 ns1 (n-1)d5 (Cr, Mo) 7 (VIIB) ns2 (n-1)d5 ns1 (n-1)d6 (Tc) 8 ns2 (n-1)d6 ns1 (n-1)d7 (Ru) 9 (VIIIB) ns2 (n-1)d7 ns1 (n-1)d8 (Rh) 10 ns2 (n-1)d8 nd10 (Pd) ns1 (n-1)d9 (Pt) 11 (IB) ns2 (n-1)d9 ns1 (n-1)d10 (Cu, Ag, Au) 12 (IIB) ns2 (n-1)d10 * Elementos com configuração eletrônica irregular (não obedecem ao Diagrama de Linus Pauling) *Elementos de transição interna Bloco f - os elétrons vão preenchendo os subníveis “f” da antepenúltima camada do átomo, isto é, (n-2)f Lantanídeos 6s2 4f (1-14) 6s2 4f8 6s2 4f7 5d1 (Gd) Actinídeos 7s2 5f (1-14) 7s2 5f2 7s2 6d2 (Th) 7s2 5f3 7s2 5f2 6d1 (Pa) 7s2 5f4 7s2 5f3 6d1 (U) 7s2 5f5 7s2 5f4 6d1 (Np) 7s2 5f8 7s2 5f7 6d1 (Cm) 7s2 5f9 7s2 5f8 6d1 (Bk) * Elementos com configuração eletrônica irregular (não obedecem ao Diagrama de Linus Pauling) Obs.: Os átomos, ao receber elétrons, transformam-se em íons com configurações eletrônicas semelhantes aos elementos situados nas quadrículas à direita. Da mesma forma acontece quando perdem elétrons, tornando-se íons com configurações semelhantes aos elementos à esquerda. Assim , os átomos e íons que apresentam o mesmo número total de elétrons são chamados ISOELETRÔNICOS 1 2 13 14 15 16 17 18 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=7 s (até 2elétrons) d (até 10 elétrons) p (até 6 elétrons) f (até 14 elétrons) Bloco s Bloco d Bloco p Bloco f * Caminhando horizontalmente ao longo dos períodos da Tabela, ao passarmos de uma quadrícula para a seguinte, o número atômico aumenta de uma unidade, o que equivale a dizer que a eletrosfera recebe um novo elétron, chamado elétron de diferenciação * Todos os elementos de um mesmo grupo possuem estruturas eletrônicas idênticas nas camadas mais externas, apenas com valores de n diferentes * Os elementos de um mesmo período possuem em comum o mesmo número de camadas 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 * Nomenclatura e simbologia provisória Elementos superpesados (Z = 104 até Z = 109): possuem um nome e um símbolo oficial Demais: nomenclatura e simbologia provisórias da IUPAC • Indica-se primeiro o algarismo da centena, em seguida o da dezena e por último o da unidade, separados por hifens • Ao prefixo que indica o algarismo da unidade junta-se a terminação ium • O símbolo terá três letras, a primeira maiúscula e as duas outras minúsculas. ennoctsepthexpentquadtribiumnil 9876543210 BqhBi-quad-hexium246 UpbUm-pent-bium152 UbnUm-bi-nilium120 UuqUm-um-quadium114 UutUm-um-trium113 SímboloNome provisórioNúmero atômico Exercícios: * Em que posição da Tabela Periódica encontram-se os seguintes elementos químicos: 19A: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 n = 4 (maior nível) : 4° período número de elétrons na camada mais externa: 1 Família IA Soma do número de elétrons na camada de valência e no subnível mais energético = 1 Grupo 1 35B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 n = 4 (maior nível) : 4° período número de elétrons na camada mais externa: 7 Família VIIA Soma do número de elétrons na camada de valência + 10 = (7 + 10 = 17) Grupo 17 22C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 n = 4 (maior nível) : 4° período elemento de transição: Família IVB Soma do número de elétrons na camada de valência e no subnível mais energético = (2 + 2 = 4) Grupo 4 47D: [Kr] 5s2 4d9 5s1 4d10 n = 5 (maior nível) : 5° período elemento de transição: Família IB Soma do número de elétrons na camada de valência e no subnível mais energético = (2 + 9 = 11) Grupo 11 60F: [Xe] 6s2 4f4 n = 6 (maior nível) : 6° período elemento de transição: lantanídeo * Qual a configuração eletrônica da camada mais externa do antimônio (51), sabendo que ele se encontra no grupo 15 e no 5° período? 1s 1 2 13 14 15 16 17 18 2s 3s 4s 5s 6s 7s 3d 4d 5d 2p 3p 4p 5p 6p 4f 5f Para chegarmos a este elemento, precisamos percorrer: 1° período: 1s2 2° período: 2s2 2p6 3° período: 3s2 3p6 4° período: 4s2 3d10 4p6 5° período: 5s2 4d10 5p3 O que nos fornece: 1s22s2 2p6 3s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3 Configuração na camada mais externa: 5s2 5p3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 * Um certo átomo E apresenta o elétron mais energético no subnível 4p5. a) Qual o período e a família deste elemento? Escrevendo a config. eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 n = 4 (maior nível) : 4° período Elétrons na última camada: 2 + 5 = 7 Família VIIA Soma do número de elétrons na camada de valência + 10 = (7 + 10 = 17) Grupo 17 b) Qual o número atômico dos elementos que antecedem e sucedem o elemento E na mesma família? n = 3 (3° período), VIIA n = 4 n = 5 (5° período), VIIA Assim, para X e Y: Grupo 17 (VIIA), bloco p Para X (3p): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Z = 15 Para Y (5p): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 Z = 53 Obs: elementos do 2° e 3° períodos: grupo dado pela soma elétrons de valência + 10. Assim, para X, 7 + 10 = 17 X E Y 2. PROPRIEDADES PERIÓDICAS (Lei da Periodicidade ou Lei de Moseley) 2.1. Tamanho atômico e iônico Átomo neutro: Raio atômico: Grupos: com o aumento do valor de n, os elétrons se situam em distâncias gradativamente maiores do núcleo 1 • 2 • 3 • Períodos: à medida em que caminhamos para a direita, adicionamos elétrons à mesma camada e também aumentamos a carga do núcleo. Este aumento de carga aumenta a atração dos elétrons da camada mais externa, ocorrendo diminuição no tamanho do átomo r = D/2 D •Átomo: sistema elétrico (contendo cargas positivas e negativas). Atração próton-elétron: diminui o raio atômico Repulsão elétron-elétron: aumenta o raio atômico Atração do núcleo (prótons) pelos elétrons do último nível de energia, considerando que os elétrons dos níveis internos blindam a atração do núcleo sobre os elétrons do último nível Carga nuclear efetiva (Zef ) = Z – S Onde Z = número atômico (carga nuclear total) S = número total de elétrons nos níveis internos Ex.: elementos do 2° período da tabela Com o aumento da carga nuclear efetiva, ocorre uma atração maior do núcleo sobre os elétrons do último nível de energia e o raio atômico diminui 1s2 2s2 2p5 1s2 2s2 2p4 1s2 2s2 2p3 1s2 2s2 2p2 1s2 2s2 2p1 1s2 2s21s2 2s1Configuração ElétronsNível 9-2=78-2=67-2=56-2=45-2=34-2=23-2=1Z-SZef 7e-6e-5e-4e-3e-2e-1e-externosn=2 2e-2e-2e-2e-2e-2e-2e-Internos (S) n=1 9F8O7N6C5B4Be3LiElementos Íons Positivos: à medida em que se retiram elétrons da camada mais externa, os elétrons restantes ficam a uma distância menor do núcleo. Assim os cátions são menores que os átomos neutros Negativos: os elétron são adicionados à camada mais externa sem qualquer variação na carga do núcleo. Cada elétron adicional promoverá algum grau de blindagem e assim, a carga nuclear sentida por qualquer elétron na camada externa, decrescerá, de modo que os ânions sejam maiores que os átomos neutros Íons isoeletrônicos Para estes íons, o número de elétrons e, portanto, o número de níveis de energia, é o mesmo. A diferença está apenas no número atômico (carga nuclear) dos íons. Assim, quanto maior o n. atômico, maior a atração núcleo/último nível de energia e menor raio 0,39A 0,57A 0,99A 1,33A 1,38A 13Al3+ 12Mg2+ 11Na1+ 9F1- 8O2- 2.2. Potencial ou energia de ionização Definido como a energia necessária para remover um elétron de um átomo no estado gasoso, isolado, em seu estado fundamental Na (g) Na+ + e- •Os potenciais de ionização sucessivos tornam-se cada vez maiores porque as espécies das quais o elétron é removido tornam-se progressivamente mais positivas Períodos: à medida em que caminhamos para a direita, adicionamos elétrons à mesma camada e também aumentamos a carga do núcleo. Este aumento de carga aumenta a atração dos elétrons da camada mais externa, tornando mais difícil a remoção de um elétron, aumentando o potencial de ionização Grupos: com o aumento do valor de n, os elétrons se situam em distâncias gradativamente maiores do núcleo, ficando mais fácil removê-los, diminuindo o potencial de ionização Endotérmico Energia * Irregularidades do 2° período: Por que o Berílio tem maior potencial de ionização do que o Boro? Be: o 1° elétron a ser removido está na subcamada 2s (completa) 1s2 2s2 B: o 1° elétron a ser removido está na subcamada 2p (incompleta, com 1e- ) 1s2 2s2 2p1 A subcamada 2p tem energia maior do que a 2s, sendo o elétron do boro mais facilmente removido do que um 2s do Berílio Por que o Nitrogênio tem maior potencial de ionização do que o Oxigênio? Ni: 1s2 2s2 2p3 O: 1s2 2s2 2p4 O 4° elétron da subcamada 2p do Oxigênio está em um orbital já ocupado por um elétron, experimentando considerável repulsão elétron-elétron. Em conseqüência, esse elétron é mais facilmente removido do que um dos elétrons em qualquer um dos orbitais unicamente ocupados do Nitrogênio 2.3. Afinidade ao elétron ou Eletroafinidade É a energia liberada ou absorvida quando umelétron é adicionado a um átomo neutro, gasoso, em seu estado fundamental Cl (g) + e- Cl- * O átomo de oxigênio reage para formar o íon O2-, no qual o átomo captura dois elétrons. O 1° entra num átomo neutro, mas o segundo, entra num íon negativo, o que requer trabalho. Assim, a 2° afinidade é endotérmica Períodos: à medida em que caminhamos para a direita, adicionamos elétrons à mesma camada e também aumentamos a carga do núcleo. Este aumento de carga aumenta a atração dos elétrons da camada mais externa, aumentando a afinidade pelo elétron Grupos: com o aumento do valor de n, os elétrons se situam em distâncias gradativamente maiores do núcleo, diminuindo a afinidade do núcleo pelos elétrons adicionados Exotérmico Energia 2.4. Eletronegatividade Tendência que um átomo possui de atrair pares de elétrons quando ligado a outro átomo de elemento químico diferente, numa substância composta Quanto menor o raio atômico, maior será a atração do núcleo pelos elétrons do nível de energia mais externo e, portanto, maior a eletronegatividade 2.5. Eletropositividade (ou caráter metálico) É a capacidade que um átomo possui de doar elétrons, em comparação a outro átomo, na formação de uma substância composta F > O > N > Cl > Br > C > I > S > H > P 2.6. Volume atômico Relação existente entre a massa de uma quantidade de matéria do elemento igual a 1 mol (6,02x1023 átomos) e a densidade da substância simples formada por esse elemento na fase sólida. Nas colunas, a variação do volume é semelhante a do tamanho do átomo. Nos períodos, à esquerda da linha pontilhada, o volume acompanha o raio atômico; já a direita da linha pontilhada, a variação é oposta porque, nos elementos aí situados, o espaçamento entre os átomos passa a ser considerável 2.7. Densidade ou massa específica d = m / v Para os elementos no estado sólido, nos períodos a densidade varia no sentido oposto dos volumes atômicos. Já nas colunas, a densidade varia no mesmo sentido que o volume, indicando que a massa dos átomos cresce mais rapidamente que seus volumes 2.8. Pontos de fusão e ebulição Considerando que em condições ambiente H2, N2, O2, F2, Cl2 e gases nobres são gases, Br2 e Hg são líquidos e os demais são sólidos e que: pto de fusão e ebulição composto sólido > pto de fusão e ebulição composto líquido > pto de fusão e ebulição composto gasoso Os pontos de fusão e ebulição variam da seguinte maneira •numa família à esquerda da tabela (próxima dos metais alcalinos): aumenta de baixo para cima; •numa família à direita da tabela (próxima dos gases nobres): aumenta de cima para baixo; •num período: aumenta das extremidades para o centro * Bastante semelhante às variações das densidades. Isto significa que quanto mais densos e compactos, mais difícil será separá-los durante o processo de fusão ou ebulição Exercícios * Qual o número atômico do a) Halogênio do 4° período? n = 4 (bloco p) Família 17 ou VIIA (7 elétrons na última camada) 17 (VIIA) ns2 np5: 4s2 4p5 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 Z = 35 b) Alcalino do 5° período? n = 5 (bloco s) Família 1 ou IA (1 elétron na última camada) 1A ns1 : 5s1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 Z = 37 * Por que a eletroafinidade do cloro (3° período) é maior do que a do flúor (2° período)? Aparentemente, a compactação dos elétrons na camada externa de um elemento do 2° período torna as repulsões mútuas dos elétrons substancialmente maiores do que na camada externa de um elemento do 3° período. Portanto, mesmo embora o elétron que é adicionado a um elemento do 3° período fique mais próximo do núcleo, do que o adicionado a um elemento do 3° período, as repulsões maiores na camada externa menor levam a uma maior energia de ligação final.
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