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C la ss if ic aç ão p er ió d ic a Química 1M2 1 1/16 C la ss if ic a çã o Galáxia de Andrômeda Há muitos e muitos anos Calcula-se que nosso planeta tenha surgido há cerca de 4,5 bilhões de anos. Mas como e do quê? A Terra talvez tenha se formado do fragmento de milhares ou milhões de estrelas que explodiram há bilhões de anos, ou dos restos do Big Bang, ou ainda da combinação dos dois (fragmentos de estrelas e resíduos do Big Bang). Quem sabe? O fato é que todos os elementos químicos que se formam nas estrelas também existem aqui na Terra. Os cientistas afirmam que, atualmente, tudo o que existe em nosso planeta é feito da combina- ção química de, no máximo, 90 elementos químicos. Parece pouco para tamanha diversidade de substâncias e seres. É que a quantidade de com- binações é enorme! De qualquer forma, o ‘nascimento’ e a ‘morte’ de estrelas continuam ainda hoje; seus fragmentos são lançados em todas as direções e muitos podem chegar (e chegam) à Terra, como meteoritos ou numa espécie de chuva cósmica. Atingindo a atmosfera da Terra, alguns desses fragmentos se desinte- gram, outros são incorporados à natureza: passam a fazer parte da com- posição do planeta e participam dos ciclos da vida. O texto diz que a Terra foi criada a partir de vários elementos quími- cos. Você já parou para pensar sobre a origem do Universo? Qual sua opi- nião sobre a teoria discutida no texto? De tempos em tempos, as afirma- ções dos cientistas acerca de determinadas teorias mudam. Você saberia dizer o porquê? Reúnam-se em grupos, discutam e exponham suas opi- niões para o restante da sala.e le m e n to s p e ri ó d ic a d o s Orientação ao profes- sor — O objetivo des- sa atividade é instigar a curiosidade e fazer com que os alunos pensem a respeito da origem do Universo e posicionem- se criticamente sobre o assunto a par tir de suas próprias experiências de vida. Discuta com eles sobre os avanços tecno- lógicos e científicos que contribuem para anular ou melhorar uma teoria cien- tífica e os fatores que in- fluenciam na sua aceita- ção ou não. Incentive-os a se expressarem e intro- duza o conceito dos ele- mentos químicos. A par tir desta unidade, poderão ser desenvolvi- dos os projetos Metais pesados e Construção de uma tabela periódi- ca encontrado no final dos módulos. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 2 Química 1M2 2/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 3 3/16 1. Ao final desse módulo, você encontrará cartões contendo elementos químicos e suas propriedades. Destaque-os. 2. Com a ajuda dos cole- gas, agrupe os elementos que apresentam proprie- dades semelhantes. 3. Disponha-os, então, numa or- dem tal que se possa estabelecer uma lei que permi- ta a qualquer pes- soa organizá-los. Como classificar os elementos químicos? Os elementos químicos foram descobertos de forma lenta e gradativa. Em 1650, onze elementos eram conhe- cidos: prata, arsênio, ouro, carbono, cobre, ferro, mer- cúrio, chumbo, enxofre, antimônio e estanho. Não se sabe exatamente quando foram descobertos e quem os descobriu. Antimônio elementar ocorre raramente na natureza. Exis- tem inúmeros minérios contendo antimônio, embora poucos sejam utilizados comercialmente; dentre eles a estibinita — Sb2S3 (sulfeto de antimônio) — é o mais importante. Os maiores produtores mundiais de minério de anti- mônio são: Bolívia, Rússia e México. Alguns depósitos de importância comercial estão na França, Alemanha, China, Chile, México, Peru, EUA, Canadá e Espanha. São raras as ocorrências de antimônio no Brasil; a mais importante está situada na região do Quadrilátero Ferrífero, no estado de Minas Gerais. Henning Brand, químico alemão, acreditava que pela urina poderia criar ouro. Fracassou. Entretanto, em 1669, descobriu acidentalmente uma substância cerosa que bri- lhava no ar, o fósforo. Desde então, descobriu-se quase uma centena de novos elementos químicos. Fósforo (do grego phosphó- ros, portador de luz) é elemento usado em fogos de artifício; vidros especiais usados para lâmpadas de sódio; tratamento de água (com fosfato de sódio, Na3PO4); fabri- cação de fertilizantes e pesticidas; produtos farmacêuticos. No século XVIII, com as crescentes descobertas de novos elementos, os cientistas começaram a se preo- cupar em organizá-los de alguma forma. Em 1829, por exemplo, Döbereiner reuniu-os em grupos de três (tría- des); o grupo do meio tinha massa atômica aproximada- mente igual à média aritmética dos outros dois. Por volta de 1860 pouco mais de 60 elementos se tornaram conhecidos. Chancourtois os dispôs em or- dem crescente de pesos atômicos, numa espiral de 45° em volta do cilindro. Tal disposição tornou-se conhecida como parafuso telúrico. Em 1864, Newlands organizou uma tabela com linhas horizontais, cada qual contendo sete elementos dispos- tos em ordem crescente de suas massas. O oitavo ele- mento apresentava propriedades semelhantes às do pri- meiro. Newlands inspirou-se na música para criar essa lei de organização — lei das oitavas. No mesmo ano, Julius Lothar Meyer estudou inú- meras propriedades dos elementos, reunindo os seme- lhantes em seis grupos, de acordo com suas valências. Na mesma época em que Meyer desenvolvia seus tra- balhos, Mendeleyev dedicava-se ao estudo da organiza- ção dos elementos. Pesquise a biografia de Dimitri Ivanovich Mendeleyev (1834—1907). Em 1869, Mendeleyev criou um cartão para os 63 ele- mentos conhecidos. Cada cartão continha o símbolo do elemento, a massa atômica e suas propriedades quími- cas e físicas. Organizou esses cartões em ordem cres- cente de massas atômicas, agrupando os elementos de propriedades semelhantes. Propriedades químicas são as que envolvem as reações que cada elemento pode realizar, enquanto as físicas — como pontos de fusão, ebulição, entre outras — não alteram sua na- tureza. Mendeleyev procurava uma lei maior que regesse o comportamento dos elementos químicos. A história conta que a inspiração veio no momento em que ele se prepa- rava para uma importante viagem. Foi quando ele esbo- çou o “Ensaio de um sistema”, tabela em que aparecia uma rede de relações: vertical, horizontal e diagonal en- tre os elementos. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 14 12 10 0 8 2 4 6 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 H Li Be C N OO Na Mg Si P SS S em el ha nç a Massa atômica Planificado M as sa at ôm ic a H Li Na O Orientação ao Pro- fessor — No final deste capítulo, você encontrará uma ta- bela em branco. Uti- lize-a quando for ex- plicar a classificação periódica dos elemen- tos e, à medida em que for explicando as famílias, peça aos alunos que os pintem de acordo com um critério de cores em co- mum. Faça isso somente com as famílias “As”, 1B e 2B. Em seguida, oriente- os a plastificá-la. Confira e permita seu uso durante as provas. O objetivo des- te trabalho é ajudá-los a se familiarizar com a ta- bela, bem como relevar os elementos que são mais impor tantes. Biografia Orientação ao profes- sor — Solicite a uma equipe de alunos para or- ganizar uma breve biogra- fia de Mendeleyev, com foto ou gravura, contendo os pontos mais importan- tes, para se fixar na sala de aula. Atividade Paralela Orientação ao profes- sor — Peça aos alunos queorganizem uma se- qüência de elementos com propriedades se- melhantes, agrupando- os. Induza-os a desco- brir uma lei para esse agrupamento. Numa fo- lha, cole os resultados e guarde-os para avaliação. Depois de estudar a tabe- la, volte a esse exercício para correção, promoven- do discussão para verifi- car qual equipe conseguiu as melhores organizações e leis. O objetivo é que os alunos percebam a difi- culdade em estabelecer uma classificação com tão poucos dados. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 2 Química 1M2 2/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 3 3/16 LEI PERIÓDICA DE MENDELEYEV Em julho de 1871, Mendeleyev observou que as proprie- dades dos elementos se repetiam sistematicamente e que, colocando-os em ordem crescente de massa, essa repeti- ção era bem perceptível. Denominou período a cada linha horizontal da tabela. Formulou, então, a lei periódica: As propriedades dos elementos, assim como as das substâncias simples e compostas que eles formam, en- contram-se numa relação periódica com o seu peso atô- mico. Periódicos são eventos que se repetem em intervalos re- gulares, como fases da lua ou estações do ano. Imagine Mendeleyev organizando os cartões e che- gando à seguinte disposição: Li 7 Be 9 B 11 C 12 N 14 Na 23 Mg 24 Al 27 Si 28 P 31 K 39 Ca 40 ? Ti 48 V 51 Rb 85 Zn 65 ? ? As 75 Mendeleyev deixou espaços em branco em sua ta- bela, prevendo a descoberta de elementos no futuro. Fez, inclusive, previsões a respeito das propriedades desses elementos. Na casa vazia da coluna do boro, por exemplo, ele previu um elemento batizado com o nome de eka-boro. Fazendo a média aritmética entre as massas do cálcio e do titânio, estimou que o eka- boro teria peso atômico próximo de 44. O elemento que hoje ocupa essa posição é o escândio e o seu peso atômico é 45. As duas casas vagas entre o Zn e o As seriam ocupadas pelos elementos eka-alumínio e eka-silício, cujas propriedades também foram previstas com bas- tante exatidão. Em alguns casos Mendeleyev desrespeitava a or- dem crescente dos pesos atômicos, colocando alguns elementos em posições aparentemente invertidas, de forma que os semelhantes ficassem na mesma vertical. Nas colunas verticais encontram- se os elementos quimicamente se- melhantes. Lítio, sódio, potássio e rubídio, por exemplo: são le- ves, podem ser cortados com fa- cas, reagem energicamente com a água. Essa é a idéia básica: os elementos são colocados em or- dem crescente de massas atômi- cas e os semelhantes são manti- dos na mesma vertical. Pesquise a biografia de Moseley É o caso do iodo (126,9) e do telúrio (127,6). Apesar de ter massa maior, o telúrio foi colocado antes do iodo na tabela de Mendeleyev. Este, para explicar o fato, imaginou que as massas estivessem erradas. A descoberta de Mendeleyev foi uma verdadeira proeza científica. Tanto que, em 1906, recebeu o Prêmio Nobel por seu trabalho. LEI DE MOSELEY Moseley, estudando os espectros de emissão de vários elementos, conseguiu aperfeiçoar a lei de Mendeleyev e determinou que a periodicidade de comportamento dos elementos obedecia à ordem crescente dos números atô- micos e não da massa atômica, como se imaginava. Essa descoberta explicou o motivo das inversões que se faziam necessárias na tabela periódica de Mendeleyev. O telúrio, número atômico 52, por exemplo, deve prece- der o iodo, com número atômico 53. A lei periódica que prevalece até hoje passou a ter o seguinte enunciado: Muitas propriedades físicas e químicas dos elemen- tos variam periodicamente em função de seus núme- ros atômicos. O telúrio é componente de algumas ligas de chumbo, cerâmicas e dispositivos termoelétricos. Classificação periódica atual Elemento Li (Z = 3) Be (Z = 4) B (Z = 5) C (Z = 6) N (Z = 7) O (Z = 8) F (Z = 9) Ne (Z = 10) Camada K 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 1s2 Camada L 2s1 2s2 2s2 2p1 2s2 2p2 2s2 2p3 2s2 2p4 2s2 2p5 2s2 2p6 Atualmente os elementos químicos estão dispostos na ordem crescente de seus números atômicos, em sete li- nhas horizontais (os períodos) e 18 colunas (grupos ou famílias). PERÍODOS Numerados de 1 a 7, os períodos estão relacionados com as sete camadas do átomo. Exemplificando com os oito elementos do 2º período: Biografia Orientação ao profes- sor — Uma nova equipe deve realizar a pesquisa e organizar biografia e foto de Moseley. O re- sultado da pesquisa po- derá ser exposto num pai- nel na sala de aula ou da escola. Classificação periódi- ca atual Orientação ao profes- sor — Os alunos podem observar a tabela periódi- ca no encar te plástico do material didático. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 4 Química 1M2 4/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 5 5/16As últimas modificações A última maior troca na tabela periódica resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50. Pela descober- ta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Re- configurou a tabela periódica, colocando a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel de Química por seu trabalho. O elemento 106 da tabela periódica chama-se seabórgio, em sua homenagem. www.merck.com.br/quimica/tpie/index.htm A terceira casa do 6º período contém 15 elementos, destacados na parte inferior do quadro da tabela, como série dos lantanídeos. A terceira casa do 7º período guarda a série dos actinídeos. Período Designação Número de elementos 1º Muito curto 2 2º Curto 8 3º Curto 8 4º Longo 18 5º Longo 18 6º Muito longo 32 7º Incompleto 27(?) Constantes descobertas de novos elementos podem alte- rar esse número. COLUNAS, GRUPOS OU FAMÍLIAS Na tabela, designam-se as colunas segundo dois critérios: 1º critério — União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac): as colunas são numeradas de 1 a 18. 2º critério — Chemical Abstract Service Group (Casg): as colunas são numeradas de 0 a 8, subdivididas em A e B. Famílias: grupos de elementos com propriedades químicas semelhantes e com o mesmo número de elé- trons na camada de valência. Estes elementos têm elétrons somente em duas camadas eletrônicas, K e L, e estão colocados no 2º período da tabela periódica. Sendo assim, todos os elementos do mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, o qual coincide com o número do período. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 4 Química 1M2 4/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 5 5/16 Divisões da tabela s d p f O hidrogênio fica na coluna 1A, porém não é metal alcalino; classificado à parte, não per- tence a nenhuma família. A família dos gases nobres classificava-se como 8A; como o hélio possui somente dois elétrons na camada de valência, foi classificado como grupo zero. Para al- guns autores também deve ser classificado à parte, não sendo representativo. Divisão da tabela de acordo com a configuração ele- trônica dos elementos, com base no elétron de diferen-ciação: em blocos s, p, d, f Escreva a distribuição eletrônica em subní- veis de energia dos elementos, indicando suas famílias e períodos, justificando cada um deles. Após a resolução, procure na tabela e confira se está correta. a) Z = 12 b) Z = 33 c) Z = 17 ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO Classificam-se os elementos de transição em: — Transição externa ou simples, ou somente transi- ção: elementos que apresentam elétron de diferen- ciação em subnível d; constituem as famílias B da tabela periódica. Exemplo: 26Fe — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 — Transição interna: elementos que apresentam elé- tron de diferenciação em subnível f; constituem as séries dos lantanídeos e actinídeos. Exemplo: 58Ce — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2 Alguns autores definem elementos de transição como aqueles que apresentam camadas internas incompletas. Nes- se caso, os elementos das famílias 1B e 2B não seriam de tran- sição, porque apresentam elétrons de diferenciação em sub- nível d completo. Os elementos da família 1B não fazem distribuição eletrônica normal, segundo o diagrama de Linus Pauling, porque completam a penúltima camada. Exemplos: 29Cu — normal — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 real — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 47Ag — normal — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9 real — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10 Elementos terminados nos subníveis s ou p são re- presentativos; terminados em d, são de transição simples ou externa; terminados em f, de transição interna. ELEMENTOS REPRESENTATIVOS OU NORMAIS São aqueles cujas configurações eletrônicas têm todas as camadas internas completas e o elétron de diferenciação colocado em subnível s ou p. Eles possuem, na camada de valência, número de elétrons que coincide com o número da família. De acordo com o critério da Casg, são os ele- mentos pertencentes às famílias A. Potássio e sódio têm um elétron na valência e pertencem à família 1A; enxofre, com 6 elétrons na valência, pertence à família 6A. 11Na — 1s2 2s2 2p6 3s1 — família 1A 19K — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 — família 1A 16S — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 — família 6A Nomes especiais de famílias 1A Metais alcalinos ns1 1e– 2A Metais alcalinoterrosos ns2 2e– 3A Família do boro ns2 np1 3e– 4A Família do carbono ns2 np2 4e– 5A Família do nitrogênio ns2 np3 5e– 6A Calcogênios ns2 np4 6e– 7A Halogênios ns2 np5 7e– Zero Gases nobres ns2 np6 2e– / 8e– s 1s2 2s2 2p6 3s2 — família 2A porque possui dois elétrons na última camada e 3º período por apresentar três camadas com elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 — família 5A porque possui cinco elétrons na última camada e 4º período por apresentar quatro camadas com elétrons. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 — família 7A porque possui sete elétrons na última cama- da e 3º período por apresentar três camadas com elétrons. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 6 Química 1M2 6/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 7 7/16METAIS Elementos sólidos (exceto o mercúrio Z = 80), em geral duros, com brilho, densos, de altos pontos de fusão e ebulição, bons condutores de calor e de eletricidade, maleáveis (podem ser transformados em lâminas) e dúcteis (podem ser transformados em fios). Apresentam, em geral, menos de quatro elétrons na camada de valência. A tendên- cia de um átomo de metal é perder os elétrons da última camada. Exemplo: Na + energia → Na+ + 1e– 1. Escreva a configuração eletrônica dos elementos em subníveis de energia e determine família e período de cada um. Justifique as respostas. a) 3Li b) 8O c) 19K d) 35Br 2. Escreva a configuração eletrônica em subníveis de energia e classifique-os em representativo, de transição externa ou interna. Justifique a resposta. a) 11Na b) 16S c) 27Co d) 59Pr Metais, semimetais, não-metais e gases nobres Sódio é um metal alcalino do terceiro período, portanto da família 1A, com elétrons em três camadas. A saber: 2 na cama- da K; 8 na camada L e um elétron na terceira M; para tornar-se estável, deve, então, ceder esse elétron para outro elemento. Sua última camada, então, será a segunda, com 8 elétrons. Classificação dos elementos da tabela periódica: metais, semimetais, não-metais, gases nobres e hidrogênio H Te B Si Ge As Sb Metais Semimetais Não-metais Metais G a s e s n o b r e s Po Metais 1s2 2s1 — Per tence à família 1A dos metais alcalinos, pois possui um elé- tron na camada de valência, e ao 2º período, pois contém elétrons nas ca- madas K e L. 1s2 2s2 2p4 — Per tence à família 6A dos calcogênios (seis elétrons na camada de valência) e ao 2º período (contém elétrons nas camadas K e L). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 — Per tence à família 1A dos metais alcalinos (um elétron na camada de valência) e ao 4º período (contém elétrons nas cama- das K, L, M e N). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 — Per tence à família 7A dos halogênios (sete elétrons na camada de valência) e ao 4º período (contém elétrons nas camadas K, L, M e N). 1s2 2s2 2p6 3s1 — Elemento representativo (Possui o elétron de diferencia- ção em subnível s.) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 — Elemento representativo (Possui o elétron de diferen- ciação em subnível p.) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 — Elemento de transição simples ou externa (Pos- sui o elétron de diferenciação em subnível d.) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3 — Elemento de transi- ção interna (Possui o elétron de diferenciação em subnível f.) C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 6 Química 1M2 6/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 7 7/16 Elementos naturais e artificiais Exemplos: Família 5A — carga 3− (8 – 5) Família 6A — carga 2− (8 – 6) Família 7A — carga 1− (8 – 7) SEMIMETAIS Constituem-se de sete elementos: B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po. São todos sólidos nas condições ambientes e apresentam características intermediárias entre os me- tais e os não-metais. O silício, por exemplo, é mau-con- dutor de eletricidade a 25°C; com o aumento da tempe- ratura, torna-se bom-condutor. GASES NOBRES Por serem elementos de maior estabilidade quí- mica, normalmente não se ligam a outros elementos formando compostos. A grande estabilidade dos ga- ses nobres é atribuída à configuração das suas cama- das de valência — todos de valência completa: hélio com dois elétrons e os demais com oito elétrons. Dessa observação surgiu a regra do octeto. Metais representativos formam cátions estáveis com cargas iguais aos números de suas famílias. Exemplos: Família 1A — cátion 1+ Família 2A — cátion 2+ Metais de transição podem originar mais de um cá- tion estável, desobedecendo à regra do octeto. Exemplos: Fe — 2+ e 3+ Cu — 1+ e 2+ O átomo adquire estabilidade química quando possui a camada de valência completa, normalmente com 8 elétrons, ou 2 no caso da valência na camada K. NÃO-METAIS Com propriedades opostas aos metais, os não-me- tais podem apresentar-se nos três estados físicos, à tem- peratura ambiente. Sólido — C, P, S, Se, I, At Líquido — Br Gasoso — N, O, F, Cl Eles possuem mais de quatro elétrons na camada de va- lência e tendem a receber elétrons, formando ânions estáveis. Exemplo: F + 1e– → F– + energia O flúor tem sete elétronsna camada de valência. Para ficar estável, precisa receber um elétron. Ao recebê-lo, ad- quire carga 1−. Quando neutro, possui 9 prótons (+) e 9 elétrons (–). Ao receber um elétron passa a ter 10 cargas negativas, porém continua com 9 cargas positivas. A dife- rença é igual a 1–. De modo prático, calcula-se a carga do ânion estável subtraindo o número de sua família do algarismo 8. Determine a carga que cada elemento ad- quire quando se torna estável. a) Mg c) I b) S d) Al 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 E le tr on eg at iv id ad e Número atômico Dos elementos atualmente conhecidos, 90 são naturais e 22, artificiais. O elemento natural de maior número atô- mico é o urânio (Z = 92). Os elementos artificiais dividem-se, em relação à posição do urânio, em: Cisurânicos — apresentam número atômico menor do que urânio — tecnécio (Z = 43), promécio (Z = 61), as- tato (Z = 85) e frâncio (Z = 87). Transurânicos — apresentam número atômico maior do que do urânio. Eletronegatividade é a medida da tendência pela qual um átomo atrai elétrons na ligação com outro átomo. O diagrama representa a variação da eletronegatividade. Em duplas, respondam às questões. Família 2A — carga 2+ Família 6A — carga 2– Família 7A — carga – Família 3A — carga 3+ Orientação ao profes- sor — Apesar de o alu- no ainda não conhecer a teoria sobre a eletronega- tividade, incentive-o a re- solver este exercício para que ele possa compreen- der melhor a teoria. Ele deve perceber que uma mesma família está co- locada nos pontos mais altos e outras nos pon- tos mais baixos. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 8 Química 1M2 8/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 9 9/16 Propriedades periódicas e aperiódicas G a s e s n o b r e s F 1. Quais os números atômicos e os nomes dos elementos químicos colocados nos pontos mais altos do gráfico? 2. Quais os números atômicos e os nomes dos elemen- tos com eletronegatividade zero? 3. Quais os números atômicos e os nomes dos elemen- tos imediatamente após aos de eletronegatividade zero? 4. Por que não se define eletronegatividade para os ga- ses nobres? 5. Com as respostas obtidas, discuta com os colegas e formule uma lei referente ao acontecimento desse grá- fico. Propriedades periódicas são aquelas que, na me- dida em que o número atômico aumenta, assumem va- lores semelhantes para intervalos regulares, isto é, repe- tem-se periodicamente. Exemplo: o número de elétrons na camada de valência. Propriedades aperiódicas são aquelas cujos valo- res variam (crescem ou decrescem) na medida em que o número atômico aumenta e que não se repetem em períodos determinados ou regulares. Exemplo: a massa atômica de um número sempre cresce de acordo com o número atômico desse elemento. Entre as propriedades periódicas analisaremos: raio atômico, eletronegatividade, potencial de ionização e ele- troafinidade. RAIO ATÔMICO O raio de um átomo não pode ser medido no átomo isolado, porque a eletrosfera não tem limites bem-defini- dos. Por esse motivo, a determinação do raio atômico é feita de forma indireta, medindo-se a distância entre os núcleos de dois átomos do mesmo elemento no estado sólido e dividindo-a por dois. Em termos práticos, os nú- cleos são localizados pela difração de raios X. A média das semidistâncias nucleares define o raio atômico. d r = d/2 Segundo a tabela periódica: — Numa família, o raio atômico cresce com o aumento do número de camadas. Maior número de camadas implica espaço maior da eletrosfera, portanto maior o átomo e, conseqüentemente, maior o raio atômico. — Num período, o raio atômico cresce no sentido em que decresce o número atômico. Isso porque todos os elementos do mesmo período têm o mesmo nú- mero de camadas. Quanto menor o número atômico, menores a carga nuclear e a atração exercida pelo núcleo sobre os elétrons, implicando raio maior para o átomo. ELETRONEGATIVIDADE É a medida da tendência do átomo em atrair elétrons, quando há ligação com outros átomos. Como se pôde notar pela atividade inicial, a eletronegatividade aumenta com a diminuição do raio atômico. — Numa família, o elemento de maior eletronegativi- dade é o de menor número de camadas. — Num período, o elemento de maior eletronegatividade per- tence à família 7A, ou seja, o de menor raio atômico. — Não se define a eletronegatividade para os gases no- bres porque estes são estáveis, ou seja, possuem a camada de valência completa e, portanto, não pos- suem tendência em atrair elétrons. — O flúor é o elemento de maior eletronegatividade. Esquema da variação do raio atômico Flúor — 9; cloro — 17; bromo — 35; iodo — 53; ouro — 79; astato — 85. Hélio — 2; neônio — 10; argônio — 18; criptônio — 36; xenônio — 54; radônio — 86. Li — 3; sódio — 11; potássio — 19; rubídio — 37; césio — 55; frâncio — 87. Não se define eletronegatividade para os gases nobres porque estes são estáveis e, por tanto, não precisam atrair elétrons. A critério do aluno. Sugestão de resposta — A eletronegatividade aumenta, no pe- ríodo, da esquerda para direita e, na família, de baixo para cima. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 8 Química 1M2 8/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 9 9/16 POTENCIAL DE IONIZAÇÃO É a energia fornecida a um átomo, no estado gasoso, para dele se retirar um elétron. Exemplo: 19K + energia → 19K+ + 1 elétron Esquema da variação dessa propriedade: 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 P ot en ci al d e io ni za çã o Número atômico Número atômico X energia de ionização He Hélio é o elemento de maior potencial de ionização dentre todos. Para se retirarem dois ou mais elétrons do mesmo átomo, o potencial de ionização cresce consideravelmente. Carbono, por exemplo, que possui 6 elétrons, apre- senta os seguintes potenciais de ionização, em elétron- volt (eV): 6C — 1s2 2s2 2p2 Potencial de ionização 1º elétron = 11,2 eV 2º elétron = 24,4 eV 3º elétron = 47,9 eV 4º elétron = 64,5 eV 5º elétron = 392,0 eV 6º elétron = 489,8 eV Em duplas, analisem o gráfico da proprie- dade periódica conhecida como potencial de ionização ou energia de ionização. A seguir, responda às questões. 1. Quais os números atômicos e os nomes dos elementos químicos colocados nos pontos mais altos do gráfico? 2. Quais os números atômicos e os nomes dos elemen- tos químicos colocados nos pontos mais baixos do grá- fico? 3. Existe algum elemento com potencial de ionização zero? Justifique sua resposta. 4. Formule uma lei para reger o acontecimento referente a esse gráfico. 5. Sobre a variação do potencial de ionização, complete as frases. a) Numa família, o potencial de ionização (aumenta / diminui) com o aumen- to do número de camadas, pois a atração do nú- cleo pelos elétrons mais externos vai diminuindo com (diminuição / aumento) do raio atômico. Assim, os maiores potenciais sempre pertencem aos (maiores / meno- res) átomos de cada família. Logo crescede (baixo / cima) para . (baixo / cima). b) Num período, o potencial (cresce/ decresce) com o aumento do número de elé- trons na camada de valência, pois os maiores potenciais sempre pertencem aos (maiores / menores) átomos de cada período. Haverá aumento da força de atração do núcleo e, conseqüentemente, será mais difícil retirar esses elétrons. Desse modo, cresce da (esquerda / direita) para a . (es- querda / direita). ELETROAFINIDADE Eletroafinidade ou afinidade eletrônica é a energia li- berada por um átomo, no estado gasoso, quando a ele se adiciona um elétron. F + 1e– → F– + energia Possui a mesma variação da eletronegatividade, ou seja, numa família e num período, a eletroafinidade Atividade Or ientação ao pro- fessor — Esse exercí- cio objetiva que o aluno descubra sozinho qual a variação do potencial de ionização. Para tan- to, estimule-os a procu- rar na tabela periódica os elementos representados e transformar essa tabe- la num diagrama de se- tas, indicando o cresci- mento nas famílias e nos períodos. Hélio — 2; neônio — 10; argônio — 18; criptônio — 36; xenônio — 54; ouro — 79; radônio — 86. Li — 3; sódio — 11; potássio — 19; rubídio — 37; césio — 55; frâncio — 87. Não. Para se retirar um elétron de qualquer átomo é necessário fornecer algum tipo de energia. A critério do aluno. Sugestão de resposta — Quanto menor o átomo e maior o número de elétrons em sua camada de valência, maior seu potencial de ionização. diminui aumento menores baixo cima cresce menores esquerda direita C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 10 Química 1M2 10/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 11 11/16 G a s e s n o b r e s Cl Elementos que possuem as maiores eletroa- finidades são os halogênios: F — 79,6 kcal/mol Cl — 83,3 kcal/mol Br — 77,6 kcal/mol I — 70,9 kcal/mol Do mesmo modo que a eletronegatividade, a eletro- afinidade não é definida para os gases nobres. C W Ponto de fusão e ebulição Os Densidade d = g/cm3 Fr Reatividade química E xc lu íd os cresce com a diminuição do raio atômico. Esquematica- mente, tem-se: 1. A análise da configuração eletrônica do ele- mento permite resposta para uma série de questões relativas à posição do elemento na tabela e às suas propriedades. Dado o elemento de número atômico 33. a) Faça a configuração eletrônica seguindo o diagrama de Linus Pauling e depois organize por camadas. b) Na tabela periódica, a qual período pertence o elemento? Por quê? c) O elemento é representativo? Por quê? d) A que família esse elemento pertence? Por quê? 2. Faça a configuração eletrônica do elemento de nú- mero atômico 21 e determine se ele é normal ou de tran- sição. Sendo de transição, classifique-o em transição sim- ples ou interna. Justifique. 3. Sejam dadas as seguintes configurações para os áto- mos A, B e C: A — 1s 2 2s2 B — 1s2 2s2 2p6 3s2 C — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Coloque-os em ordem crescente de raio atômico. Justifique. 4. Os quadros mostram as variações das propriedades periódicas na tabela. Segundo Linus Pauling: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 Arrumando por camadas: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 K L M N Per tence ao quar to período, porque o átomo tem elétrons em 4 camadas. Ele é representativo, porque tem elétron de diferenciação no subnível 4p. Per tence à família 5A, porque tem 5 elétrons na camada de valência: 4s2 4p3. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 Elemento de transição simples — apresenta elétron de diferenciação em subnível d. São dois os fatores que influem no raio atômico: — será menor o átomo que apresentar o menor número de camadas. — para dois átomos com o mesmo número de camadas, será menor o de maior carga nuclear (número atômico), pois os elétrons serão atraídos mais intensa- mente para o núcleo, reduzindo o tamanho do átomo. No caso dado, o átomo A terá o menor raio por ter apenas duas camadas. Entre B e C, C será menor por ter maior carga nuclear. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 10 Química 1M2 10/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 11 11/16 Fr Caráter metálico E xc lu íd os Fr Eletropositividade E xc lu íd os Consultando a tabela periódica, coloque em ordem cres- cente os elementos, segundo as propriedades indicadas. Ponto de fusão e ebulição para: I, Sn e Ag. Ponto de fusão para Li, Rb e K. Densidade para Pd, Ni e Pt. Caráter metálico para O, Te e Au. Eletropositividade para C, F e N. Reatividade química para Cu, Ca e K. Leia o texto. Físicos liderados pelo Professor Victor Ninov do renomado Laboratório Lawrence Berkeley (Cali- fórnia, EUA) voltaram atrás em sua descoberta, publicada em 1999, de dois novos elementos químicos superpesa- dos, um com 116 e outro com 118 prótons. Seus colegas alemães e japoneses não conseguiram reproduzir os re- sultados originais, o que causou uma reanálise dos da- dos experimentais. Antes de a descoberta passar por exames minucio- sos, a equipe anunciou que o estudo confirmava a teoria da ilha de estabilidade, criada há 30 anos, que pressu- põe a existência de elementos estáveis com número atô- mico alto. Essa característica existiria para átomos com cerca de 114 prótons e 184 nêutrons. “Não há nada mais importante para um laboratório que integridade científica. Somente com essa integri- dade o povo, que financia nosso trabalho, confiará em nós”, disse Charles Shank, diretor do laboratório. Ele ad- mitiu que cuidados básicos, imprescindíveis para um es- tudo científico de tal porte, não foram tomados. “O con- trole e o arquivamento de dados mais elementares não foram feitos.” O elemento campeão continua sendo mesmo o 114, descoberto pelos russos em Dubna, também em 1999. http://www.amc.unam.mx/Agencia_de_Noticias/ Notas_Cientificas/nc_28kpo-ninov.html (Adaptado) 1. Você considera importante ter conhecimentos de quí- mica para compreender o texto? 2. Explique com suas palavras a expressão integridade científica. 3. Qual a imagem de cientista que se pode depreender do texto? 1. Fósforo é um elemento químico de número atômico 15 e massa atômica 31. Seu nome deriva do grego phosphóros, “portador de luz”, tendo sido descoberto pelo al- quimista Henning Brand, em 1669. Ao contrário do que muitos pensam, não entra na composição dos fósforos de segurança, cujas cabeças, que se inflamam por atrito, são constituídas de enxofre, clorato de potássio ou dicromato de potássio, cola para aglutinação, tudo recoberto de parafina. O fósforo vermelho com- põe, sim, a superfície lateral da caixa, numa mistura com vidro moído (ou areia) e cola, onde se dará o atrito para acender o palito de fósforo. Sobre o fósforo, determine: a) a distribuição eletrônica. b) seu íon estável ao realizar uma ligação iônica. c) a correta representação de um isótopo que possui 1 nêutron a mais que o átomo citado no texto. d) por que esse elemento está situado na família 5A. 2. A tecnologia dos semicondutores tem provocado revolu- ções na eletrônica e, em sua esteira de mudanças, observam- se profundas modificações na forma como os seres humanos se relacionam entre si. Como principais exemplos, a populariza- ção dos computadorese a decorrente formação da rede mun- dial da internet. Um dos principais semicondutores, o silício (Si, Z = 14) é matéria-prima para a fabricação de microchips, transistores, etc. Depois de purificado e monocristalizado, o silício é tra- tado com quantidades controladas de impurezas, tais como, I, Sn, Ag Rb, K e Li. Ni, Pd e Pt. O, Te e Au. F, N e C Cu, Ca e K Leitura complementar Orientação ao profes- sor — O objetivo dessa atividade é permitir que os alunos se posicionem cri- ticamente quanto ao papel do cientista na sociedade, compreendendo as ciên- cias como construções humanas. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 P3– 15P32 Porque possui 5 elétrons na camada de valência. C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 12 Química 1M2 12/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 13 13/16 boro (B, Z = 5) e fósforo (P, Z = 15), o que lhe confere o com- portamento desejado. Toda a “magia” desse comportamento está fundamentada na configuração eletrônica desses elemen- tos e na forma como os elétrons podem ou não ser conduzi- dos. Assim, a) determine a configuração eletrônica em subníveis para o boro e o silício e em que família e período da tabe- la periódica eles devem estar colocados, justificando sua resposta. b) tanto o boro quanto o silício podem ser classificados como semimetais, enquanto o fósforo como não-me- tal. Tal afirmação é verdadeira ou falsa? Justifique. c) qual a importância dos semicondutores na sociedade atual? 3. Alumínio é um elemento químico de número atômico 13 e massa atômica 27. Seu nome deriva do latim aluminium, alú- men, pedra-ume, substância de sabor adstringente. É um me- tal sólido e o elemento metálico mais abundante da superfície terrestre, cujos compostos são conhecidos desde tempos bem- remotos. Foi descoberto por Friedrich Wöhler, em 1827. Sobre o alumínio, determine: a) sua distribuição eletrônica em subníveis de energia. b) a família e o período a que pertence, na tabela perió- dica. Justifique cada resposta. c) o número de nêutrons no núcleo. d) o nome de três objetos que contenham esse elemento químico. 4. A eletronegatividade é uma das mais importantes proprie- dades periódicas dos elementos, porque determina todo seu comportamento químico nas ligações e reações. Sabendo que quanto menor o número de camadas e maior o número de elé- trons na camada de valência (menor raio atômico), maior a ele- tronegatividade, responda: Qual o conceito de eletronegatividade? Entre os elementos da tabela, qual possui a menor eletronega- tividade? Justifique. Por que não se define eletronegatividade para os gases no- bres? Por que a família dos metais alcalinos possui maior raio atômico que seus correspondentes, no mesmo período, da família dos halogênios, apesar destes possuírem mais elétrons? 5. A afirmação de Mendeleyev: As propriedades dos elemen- tos, assim como as das substâncias simples e compostas que eles formam, encontram-se numa relação periódica com sua massa atômica contém um erro, corrigido por Moseley. Especi- fique esse erro reescrevendo a afirmação. 6. Analise a tabela periódica e encontre um metal alcalino, um metal de transição, um metal de transição interna e um gás nobre. Selecione-os, escreva suas configurações eletrônicas e justifique por que são classificados assim. O silício apresenta 4 elétrons na 3ª camada, logo está na família 4A do tercei- ro período; o boro possui 3 elétrons na camada 2, por tanto deve ser colocado na família 3A do segundo período. A afirmação é verdadeira. Boro e silício têm propriedades intermediárias entre metais e não-metais. O fósforo não possui nenhuma característica de metal, ou seja, não tem brilho, não é duro nem maleável, entre outras. A grande impor tância dos semicondutores está ligada à informática e à comu- nicação pela internet. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Família 3A, porque possui 3 elétrons na camada de valência. Terceiro período, porque ocupa três camadas eletrônicas. 27 − 13 = 14 Panelas, talheres, latas de refrigerantes. Eletronegatividade é a propriedade que relaciona a capacidade dos elementos em atrair elétrons. O de menor eletronegatividade é o césio, porque possui o maior raio atômico, ou seja, tem seus elétrons fracamente atraídos pelo núcleo em maior número de camadas. Porque esses elementos são estáveis, pois possuem a camada de valência com- pleta. Porque seus elétrons estão sendo menos atraídos por menor carga nuclear. As propriedades dos elementos, assim como as das substâncias simples e compostas que eles formam, encontram-se numa relação periódica com seu número atômico. A critério do aluno C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 12 Química 1M2 12/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 13 13/16 7. Dadas as configurações fundamentais da camada de valên- cia de dois átomos A e B, determine qual dos átomos é maior. Justifique sua resposta. Átomo A ........ 3s1 e Átomo B ........ 3s2 3p5 8. O potencial de ionização é uma propriedade periódica dos elementos que determina a energia necessária para retirar um elétron de um átomo no estado gasoso. Sabendo que quanto menor o número de camadas e maior o número de elétrons na camada de valência (menor raio atômico), maior o potencial de ionização, determine: a) como varia o potencial de ionização numa família? b) dentre os elementos da tabela qual possui o maior po- tencial de ionização? Justifique. 9. (UCPel—RS) Considere as configurações ele- trônicas a seguir e assinale o elemento de transição. a) 2 — 8 — 2 d) 2 — 8 — 16 — 2 b) 2 — 8 e) 2 — 8 — 8 — 1 c) 2 — 8 — 18 — 5 10. (UFSC) Analisando as proposições sobre o elemento 105, anunciado em 1975, é correto afirmar: I. É artificial. II. É elemento de transição. III. É cisurânico. a) Apenas a proposição I é verdadeira. b) Apenas a proposição II é verdadeira. c) Apenas a proposição III é verdadeira. d) São verdadeiras as proposições I e III. e) São verdadeiras as proposições I e II. 11. (PUC—RS) Os elementos químicos que apresentam um, dois ou três elétrons na camada de valência, que têm geralmen- te brilho e que são bons condutores de calor e eletricidade são classificados como: a) metais. d) calcogênios. b) semimetais. e) representativos. c) não-metais. 12. Localize os elementos sódio (Na) e cloro (Cl), na tabela periódica, e assinale a alternativa correta sobre esses dois ele- mentos. a) O sódio possui menor raio atômico. b) O sódio recebe elétrons mais facilmente que o cloro. c) O cloro perde elétrons com maior facilidade. d) Ambos os átomos possuem apenas dois níveis de energia. e) Ambos os átomos são elementos representativos. 13. Sobre os metais, a classificação periódica permite prever que: I. tendem a perder elétrons. II. tendem a receber elétrons. III. não existem nos grupos representativos. IV. tendem a apresentar baixa energia de ionização e bai- xa afinidade eletrônica. Estão corretos somente os itens: a) I e IV. d) I e III. b) II e IV. e) II e III. c) II, III e IV. 14. Considere as seguintes afirmações: I. O elemento hélio é o único gás nobre que não apre- senta configuração s2 p6 na camada de valência. II. Oxigênio possui maior raio atômico que o selênio. III. Os metais utilizados em moedas, tais como níquel (Ni), cobre (Cu),prata (Ag) e ouro (Au), são metais repre- sentativos. IV. É mais fácil retirar um elétron do cálcio (Ca) do que do berílio (Be). De acordo com a tabela periódica, assinale a alternativa que contém as afirmações corretas. a) I e IV b) II e III c) III e IV d) I e III e) II, III e IV 15. (PUC—PR) Em relação aos dados: Elemento I — 1s2 2s1 Elemento II — 1s 2 2s2 Elemento III — 1s2 2s2 2p5 Elemento IV — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Elemento V — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 podemos afirmar que: a) o elemento III é um gás nobre. b) os elementos III e V são halogênios. c) os elementos I e IV são metais alcalinos. d) os elementos IV e V são metais de transição. e) o elemento II é metal alcalino. 16. Considere as afirmações acerca da tabela periódica. I. Na família 6A, a eletronegatividade aumenta de cima para baixo. II. Os números atômicos dos elementos químicos aumen- tam da esquerda para a direita nos períodos. III. Na família 1A, a energia de ionização aumenta de bai- xo para cima. IV. A eletronegatividade aumenta da esquerda para a di- reita nos períodos. V. Na família 7A, a temperatura de ebulição aumenta de cima para baixo. As afirmações corretas são em número de: a) 5 d) 2 b) 4 e) 1 c) 3 O maior átomo é A. Apesar de ambos possuírem o mesmo número de camadas, em A a carga nuclear é menor e, por tanto, atrai os elétrons com menor intensidade. O potencial de ionização numa família cresce de baixo para cima, ou seja, no sentido do menor número de camadas. O de maior potencial de ionização é o hélio, porque possui o menor raio atômi- co, ou seja, tem seus elétrons for temente atraídos pelo núcleo. F V V V V C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s 14 Química 1M2 14/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 15 15/16 17. (UFPR) Os metais constituem um grupo de substâncias que se caracterizam por apresentar um conjunto de propriedades co- muns, mais ou menos acentuadas, dependendo do metal. Daí se falar em caráter metálico. Por exemplo, os metais são, de modo geral, bons condutores de eletricidade, embora a condutividade varie de metal a metal. A respeito dos metais e do caráter metálico, é correto afirmar: 01) Dentre as propriedades que caracterizam os metais es- tão as condutibilidades elétrica e térmica, o brilho e a maleabilidade. 02) De modo geral, os metais formam compostos iônicos com os halogênios. 04) Nos metais de transição, é comum o número de oxida- ção variável. 08) Nos metais, os elétrons mais externos estão fracamen- te unidos ao restante do átomo e podem movimentar- se de um átomo para outro, o que explica as suas pro- priedades condutoras. 16) Na tabela periódica, o caráter metálico diminui da di- reita para a esquerda e de cima para baixo. 32) Dentro de cada período da classificação periódica, os metais alcalinos são os mais eletronegativos. 18. Mendeleyev elaborou a mais importante tabela periódica da química. Sobre o assunto, é correto afirmar: 01) Mendeleyev ordenava os elementos na ordem crescen- te dos pesos atômicos. 02) Elementos de propriedades semelhantes foram colo- cados na mesma vertical. 04) Espaços em branco foram deixados, prevendo-se a descoberta de novos elementos e algumas de suas propriedades. 08) A ordem crescente dos pesos atômicos foi desrespei- tada, dando-se prioridade para a colocação de elemen- tos semelhantes numa mesma vertical. 16) A grande falha de Mendeleyev foi admitir periodicidade de comportamento para os elementos químicos. 19. A ordem crescente dos raios iônicos Na+, Mg2+ e Al3+ é: a) Mg2+, Al3+ e Na+ b) Na+, Mg2+ e Al3+ c) Na+, Al3+ e Mg2+ d) Mg2+, Na+ e Al3+ e) Al3+, Mg2+ e Na+ 20. São fundamentos corretos da classificação periódica atual: 01) Muitas propriedades físicas e químicas dos elemen- tos são funções periódicas de seus números atô- micos. 02) A tabela tem sete períodos e todos os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, número esse que coincide com o do pe- ríodo. 04) A tabela tem 18 colunas e, nas colunas, agrupam-se os elementos de comportamentos e propriedades se- melhantes. 08) Elementos normais ou típicos ou representativos são os de famílias A e os gases nobres. 16) Para os elementos de famílias A, o número da família coincide com o número de elétrons da valência dos elementos da família. 32) Os gases nobres têm 8 elétrons na valência, com ex- ceção do He, que tem 2. 64) O hidrogênio é um metal alcalino. 21. A tabela periódica guarda relação íntima com as confi- gurações eletrônicas dos elementos. Sobre o tema, é corre- to afirmar: 01) Os elementos de transição simples têm elétron de di- ferenciação em subnível d. 02) Os elementos de transição interna têm elétron de dife- renciação em subnível f. 04) Os halogênios têm valência com configuração do tipo ns2 np4. 08) Alguns autores consideram os elementos de famílias 1B e 2B como elementos normais, por terem camadas internas completas. 16) A configuração de valência ns2 np4 é típica dos ele- mentos da família 6A. 32) Os metais têm, normalmente, mais do que 4 elétrons na valência. 22. Elementos químicos apresentam propriedades aperiódicas e periódicas. Podemos afirmar corretamente: 01) Massa atômica e calor específico são propriedades pe- riódicas. 02) Raio atômico é a média das semidistâncias nucleares de átomos de um mesmo elemento no estado sólido. 04) O raio atômico cresce com o número atômico num pe- ríodo da tabela. 08) Numa coluna, o raio atômico cresce no sentido que cresce o número de camadas eletrônicas. 16) Potencial de ionização e eletroafinidade são proprie- dades aperiódicas idênticas. 32) Potencial de ionização é a energia fornecida a um áto- mo no estado gasoso para dele se retirar um elétron. 64) O potencial de ionização cresce no mesmo sentido do raio atômico, em períodos e colunas. 23. Marque as afirmativas corretas, some-as e dê a resposta. 01) Para um átomo, o 1º potencial de ionização é sempre maior que o 2º, e este, maior que o 3º. 02) Eletroafinidade é uma propriedade periódica relaciona- da à energia liberada quando um átomo isolado capta um elétron. 04) A afinidade eletrônica cresce no sentido oposto ao do raio atômico, tanto nos períodos como nas colunas. 08) Gases nobres têm elevados valores de eletroafinidade. 16) A força com que um átomo atrai elétrons no instante de uma ligação com outro átomo é definida como ele- tronegatividade. 32) Nitrogênio, oxigênio e flúor são não-metais de eleva- das eletronegatividades. 24. Um elemento químico tem a seguinte configuração eletrô- nica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. Sobre ele, é correto afirmar: 01) É elemento de transição. 02) É elemento representativo. 04) Trata-se de um metal alcalino. 08) Pertence ao quarto período da tabela periódica e ha- bita a coluna 1A. 16) Pode ser um gás nobre. 32) Trata-se de um semimetal. 64) É elemento de elevada eletronegatividade. 15 (01+02+04+08) 15 (01+02+04+08) Teste 20 Observação — A alterna- tiva 16 está errada, pois o hélio com dois elétrons na camada de valência não per tence à família 2A. 47 (01+02+04+08+32) 27 (01+02+08+16) 26 (02+08+16) 54 (02+04+16+32) 14 (02+04+08) C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic a d os e le m en to s Química 1M2 15 15/16 C la ss if ic aç ão p er ió d ic a C la ss if ic aç ão p er ió d ic ad os e le m en to s 16 Química 1M2 16/16 Química 1M2 1 1/26 Li ga çõ es q u ím ic as De onde vêm todas as substâncias químicas do Universo? O solo, ou mais precisamente a cros- ta terrestre, possui uma composição re- lativamente homogênea, formado por: 46,71% de oxigênio (O) e 27,69% de silí- cio (Si); outros elementos, principalmente alumínio (Al), ferro (Fe), cálcio (Ca), sódio (Na), magnésio (Mg) e potássio (K), cons- tituem o restante da composição. Esses números se referem aos elementos indivi- dualmente; porém, eles são encontrados combinados entre si por meio das liga- ções químicas. O alumínio e o ferro são encontrados combinados ao oxigênio, for- mando, respectivamente, Al2O e Fe2O3 e silicatos (com oxigênio e silício). Assim também outras matérias exis- tentes no Universo são constituídas a par- tir dos elementos químicos e das ligações que eles fazem entre si. Essas ligações podem acontecer naturalmente ou podem ser manipuladas nas indústrias. Projeto escola e cidadania. Ed. do Brasil. (Adaptado) Após a leitura do texto e com base nos seus conhecimentos, discuta com seus colegas e respondam: será que materiais diferentes podem ser forma- dos por elementos químicos iguais? Em seguida elaborem uma lista de substân- cias químicas presentes no seu dia-a-dia, procurando identificar quais os elemen- tos químicos que as formam. Compare com a de seus colegas e entregue ao seu professor. Ligações ligação intramoleculares: iônica Orientação ao profes-sor — O objetivo desse trabalho é verificar qual o conhecimento prévio que os alunos possuem das ligações químicas: para que servem; qual a sua impor tância, etc. Organize um debate após a exposição dos trabalhos e esclareça a importância dessas ligações e como o oxigênio participa de qua- se todas elas. Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a 2 Química 1M2 2/26 Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a Química 1M2 3 3/26 Ao se chocarem (sódio e cloro), o sódio facilmente doará seu elétron para o cloro. Estabilidade: uma necessidade atômica Poucos elementos químicos existem livres na natureza. A maio- ria deles aparece na forma combi- nada, formando uma infinidade de compostos. Você já se perguntou por que eles se ligam entre si? No capítulo anterior, analisamos a classificação periódica e, no de- correr do estudo, foi obser- vado que os gases nobres são elementos estáveis e quase nunca aparecem de forma combinada. Essa es- tabilidade deve-se ao fato de possuírem suas camadas de valência completas. Cientistas observaram que todos os outros elemen- tos químicos tendem a com- binar-se para adquirir essa condição de estabilidade, como os gases nobres. Para tanto, fazem ligações doando ou compartilhando elétrons, colocados em contato e, em seus movimentos, chocam-se uns com os outros. Se, como conseqüência dos choques, surgirem forças que mantenham os átomos unidos, eles estarão fazendo ligações químicas. Isso só acontece quando os átomos ligados formam sistemas mais es- táveis e, portanto, menos energé- ticos do que quando estavam separados. Dessa forma, a l iga- ção química é essen- cialmente a busca de estabilidade. Ligações químicas recebem nomes diferen- tes, conforme os tipos de forças que predomi- nam na união dos áto- mos. Quatro tipos mais importantes de ligações químicas: iônicas, mole- culares, metálicas e in- termoleculares. sendo a razão para a existência das inúmeras substâncias químicas exis- tentes no Universo: as naturais (água, sal de cozinha, gases do ar, minérios de ferro) ou as preparadas artificial- mente em laboratórios e indústrias (plásticos, tintas, remédios). A ligação química entre átomos somente ocorre quando eles são A natureza é pródiga em substâncias oriundas da ligação entre elementos químicos conhecidos, seja na própria terra, nos objetos ou nos seres vivos. Ligações iônicas + energia → + 1 elétron ( )Na Na Carga positiva deve-se ao desequilíbrio entre prótons e elétrons num íon. No estado fundamental, o sódio possui igual número de prótons e elétrons (11 prótons e 11 elétrons). Ao ceder um elétron, ficará com 11 prótons (+) e 10 elétrons (–); logo, haverá excesso de carga positiva. + 1 elétron → + energiaCl Na → Cl ClNa→ + – Sejam os átomos de sódio (11Na) e cloro (17Cl) em suas configurações normais: 11Na — 1s2 2s2 2p6 3s1 — 1 elétron em sua camada de valência (3ª) 17Cl — 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 — 7 elétrons em sua ca- mada de valência (3ª) Para que o sódio consiga estabilidade, deve ficar com 8 elétrons no último nível; a melhor maneira de conse- gui-lo é doando o elétron do terceiro nível. Desse modo, sua camada de valência passa a ser a segunda, que pos- sui 8 elétrons. Ao fazer isso, torna-se cátion monovalente, ou seja, íon com carga positiva 1+. Por sua vez, o cloro deverá receber um elétron na camada de valência (3ª) para atingir sua estabilidade. Ao fazê-lo, vai transformar-se em ânion monovalente, ou seja, com um elétron a mais em relação ao estado neutro. O ânion será maior que o átomo de origem. Nesse caso, a carga do núcleo (positiva) será menor que a da eletros- fera (negativa); portanto, a força de atração será menor e o íon tende a ser maior que o átomo de origem. Um cátion é sempre menor que seu átomo de ori- gem, porque existe maior carga nuclear (positiva) para atrair menor número de elétrons (negativos); conse- qüentemente, essa força faz o íon diminuir de tamanho. 1+ Equações que representam os processos 11Na + energia → 11Na+ + 1e– 17Cl + 1e– → 17Cl – + energia 11Na + 17Cl → 11Na+ + 17Cl – Cl 1– Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a 2 Química 1M2 2/26 Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a Química 1M2 3 3/26 Mg Mg Mg P P 3 Mg2+ + 2 P3– Mg3 2+ P2 3– Define-se valência como a capacidade de um átomo ligar-se a outros. No caso da ligação iônica, a valência é denominada eletrovalência e está as- sociada aos valores numéricos das cargas dos íons: Na+ e o Cl– — monovalentes Ca2+ e S2– — divalentes Al3+ e N3– — trivalentes Após se transformarem em íons, surgem forças de atração entre eles — forças eletrostáticas — que fazem com que se liguem. Essa é a ligação iônica. Ligação iônica, eletrovalente ou heteropolar, é aquela estabelecida entre cátions e ânions, que se unem por ações de forças eletrostáticas. Registra-se a ligação iônica entre metais e não-me- tais quando a diferença de eletronegatividade entre eles é muito elevada; segundo Linus Pauling, maior que 1,7. Dessa forma, fazem ligações iônicas — elementos muito eletronegativos combinados com elementos muito eletropositivos. OXIDAÇÃO E REDUÇÃO O metal realiza oxidação ao ceder elétrons de sua ca- mada mais externa. Ao realizar oxidação, torna-se cátion. O não-metal faz reação de redução ao receber elétrons em sua camada mais externa. Desse modo: Oxidação Perda de elétrons — formação de cátions Raio do átomo > raio do seu cátion Redução Recebimento de elétrons — formação de ânions Raio do átomo < raio do seu ânion A carga total do íon-fórmula é sempre igual a zero. Nesse caso, são três íons de Mg, cada qual com carga 2+, totalizando 6+, e dois íons de P, cada um com carga 3–, totalizando 6–. A soma dascargas totais do Mg e do P resulta zero. Modo prático de obter o íon-fórmula 1. Escreva o cátion do metal sempre do lado esquerdo (use tabela de cátions para colocar a carga do cá- tion). Escreva o ânion do não-metal ou hidrogênio do lado direito (use tabela de ânions). Exemplos: Na+ O2– Al3+ S2– Ca2+ O2– 2. Coloque como índice do cátion a carga do ânion e vice- versa; simplifique os índices se eles forem divisíveis pelo mesmo número. As fórmulas estarão prontas. Exemplos: Na2+ O2– Al23+ S32– Ca2+ O2– Não se escreve índice 1. 1. Esquematize a ligação que ocorre entre o cálcio e o enxofre, escrevendo as equações de ionização que ocorrem em cada caso. 2. Determine para os elementos a seguir a carga que ad- quirem após realizar uma ligação iônica. Justifique cada afirmação. a) Elemento da família 1A b) Enxofre MONTAGEM DE ÍON-FÓRMULA A proporção mínima com que os átomos se unem na ligação iônica depende das cargas dos íons. A troca de elétrons deve ser tal que todos os átomos adquiram o oc- teto. No exemplo inicial da ligação entre Na e Cl, a simples troca de um elétron deu estabilidade aos dois íons. Há casos em que são necessários mais do que um cátion e um ânion para que os íons atinjam estabilidade, completando o octeto. O Mg e o P somente conseguem completar o octeto ligando-se na proporção de 2 para 3, conforme esquema. 1. O ferro pode apresentar dois tipos de íons, o férrico (Fe3+) e o ferroso (Fe2+). Su- ponha que, em determinada reação, houve mudança do íon férrico para o ferroso, responda: a) O íon férrico cedeu ou recebeu elétrons? b) Qual o fenômeno ocorrido? c) Como você chegou a essa conclusão? 20Ca Ca – 2e– → Ca2+ 16S S + 2e– → S2– CaS 1+, porque possui 1 elétron na camada de valência. 2–, porque está colocado na família 6A e precisa receber dois elétrons para completar a camada de valência. Recebeu elétrons Redução O íon férrico teve uma redução em seu nox de 3+ para 2+, ou seja, recebeu uma carga negativa. Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a 4 Química 1M2 4/26 Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a Química 1M2 5 5/26 Cl– Na+ Cristal de cloreto de sódio — forma cúbica Lâmpada de lanterna Extremidades dos fios “descascados” Fio elétrico comum Quatro pilhas de lanterna Solução aquosa 2. Sobre o momento da ligação entre um elemento da família 2A com um elemento da família 5A, responda: a) Qual deles sofre oxidação? Justifique sua resposta. PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS A ligação iônica, na prática, ocorre entre inúmeros cátions e ânions. O íon-fórmula apenas indica a propor- ção mínima da ligação. Dessa forma, grandes quanti- dades de íons positivos e negativos aglomeram-se, for- mando cristais. A forte atração entre os íons faz os compostos iônicos normalmente serem sólidos cristalinos de elevados pontos de fusão. Um composto iônico no estado sólido não con- duz eletricidade, porque os íons estão presos ao retículo cristalino, sem liberdade de movimento. Dissolvendo-se o composto iônico em água ou fundindo-o, entretanto, ele passa a ser bom condutor elétrico, pois aí os íons fi- cam livres para movimentar. Compostos iônicos conduzem corrente elé- trica em determinadas condições. Para identificar essas condições, faça a seguinte experiência. Material: quatro pilhas, lâmpada de lanterna, fios elé- tricos, três béqueres Procedimento: ligue quatro pilhas a uma lâmpada de lanterna usando fios (ver figura). Prepare três béqueres ou similar (copo, xícara) — o primeiro com sal, o segundo com água e o terceiro com água salgada (água + sal). Mergulhe os terminais descobertos dos fios no interior do copo com sal. Explique o que aconteceu à lâmpada. Conclua a experiência, mergulhando os terminais no copo com água e, depois, no copo com água salgada. Registre os resultados e escreva se houve ou não con- dução de eletricidade em cada caso. 1. O potássio é um sólido prateado muito reativo. Seus íons são essenciais ao organismo humano porque regulam o sistema nervoso central. Um efeito de sua falta, bastante co- nhecido, é a contração violenta da musculatura, que afeta, prin- cipalmente, atletas após exercícios pesados (cãibras). Isso se explica pela intensa eliminação dos sais de potássio pelo suor. Essa falta é remediada pela ingestão de frutas ricas em potás- sio, como a banana. Ao ligar-se ao hidrogênio, o potássio for- mará um composto iônico, originando um cátion monovalente. Baseando-se nessa afirmação e em seus conhecimentos, determine: a) a fórmula resultante quando o hidrogênio se liga ao potássio. b) o valor da carga do ânion na ligação anterior. c) o elemento que sofreu oxidação. d) uma hipótese para a falta de potássio em pessoas que fazem regimes drásticos, com ingestão de diuréticos. Obtenha o íon fórmula em cada ligação que ocorre entre os elementos a seguir. a) 20Ca e 9F b) 11Na e 8O c) 13Al e 16S O elemento da família 2A porque possui 2 elétrons na camada de valência e para atingir a estabilidade deve ceder 2 elétrons. Ca2+ F1– → CaF2 Na1+ S2– → Na2S Al3+ S2– → Al2S3 Diuréticos fazem as pessoas perderem muita água e, conseqüentemente, há grande eliminação desse íon. KH 1– Potássio Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a 4 Química 1M2 4/26 Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a Química 1M2 5 5/26 2. O nitrogênio, principal componente do ar, é bastante usado na indústria alimentícia para evitar o contato do alimento com o oxigênio atmosférico (substância essencial na deterioração dos nutrientes). É matéria-prima para a obtenção de diversas subs- tâncias, como a amônia, da qual se chega, por exemplo, aos fer- tilizantes. Sabendo que o nitrogênio possui número atômico igual a 7, determine o que se pede, justificando suas respostas. A família a que pertence: Justificativa: O período a que pertence: Justificativa: Supondo uma ligação iônica entre o nitrogênio e o elemen- to sódio, determine o número de átomos de sódio (família 1A) necessários para completar um átomo de nitrogênio. Justifique sua resposta. 3. Sabendo-se que o ferro forma dois tipos de cátions está- veis, com cargas 2+ e 3+, quais serão os íons fórmulas para as ligações entre o ferro e o oxigênio, elemento da família 6A? 4. Enuncie e explique a regra do octeto. 5. Em que condições ocorre uma ligação eletrovalente? Que forças mantêm os íons unidos? 6. Em termos práticos, as ligações heteropolares ocor- rem entre metais e não-metais e entre metais e hidrogê- nio. Entre eles deve existir uma certa diferença de eletro- negatividade. Qual é essa diferença? Quem estabeleceu essa relação? 7. Quais são as eletrovalências dos elementos que apare- cem nos seguintes compostos: NaI, K2O, CaBr2, KH, AlBr3 e BaS? 8. Determine, em cada caso, quais elementos sofrem oxida- ção e redução. 9. Considere os seguintes átomos: H, Cl, K, Al, O e Ba. Es- creva todos os íons-fórmula possíveis, lembrando que cada íon- fórmula pode apresentar somente dois elementos. 10. Dados os elementos 11Na e 16S, determine: a) O tipo de ligação química que ocorre entre eles. Justi- fique. b) A fórmula resultante dessa interação. c) A carga apresentada pelo ânion dessa ligação. d) O elemento químico que sofreu redução. 11. A cal virgem é uma substância que apresenta íons Ca2+ e O2–. O íon-fórmulaque melhor representa essa substância é: a) CaO d) CaO2 b) Ca2O e) Ca4O4 c) Ca2O2 12. Assinale a alternativa que contém propriedades caracterís- ticas de compostos iônicos, em condição ambiente. a) Sólidos que se fundem facilmente. b) Líquidos de baixo ponto de fusão. c) Gasosos e bons condutores de eletricidade. d) Sólidos de alto ponto de fusão. e) Líquidos de baixo ponto de fusão. 13. Um cátion monovalente do cobre unindo-se com ânion di- valente de enxofre, dará origem à fórmula: a) CuS2 d) CS2 b) C2S e) CuS c) Cu2S 5A Apresenta 5 elétrons na camada de valência. 2º período Ocupa duas camadas eletrônicas. Como cada sódio pode doar um elétron, são necessários três átomos de sódio, pois o nitrogênio para ficar estável necessita de três elétrons. Fe+2 O2– e Fe23+ O32– Todos os átomos tendem a completar sua camada de valência com 2 elétrons, na ca- mada K, ou 8 elétrons (todas as outras camadas). Eles o fazem doando, recebendo ou compar tilhando elétrons, até ficarem semelhantes a um gás nobre. A ligação se dá entre um metal e um não-metal. O metal doa elétrons para o não-me- tal, e permanecem unidos por forças eletrostáticas. Linus Pauling estabeleceu que, para haver ligação iônica, a diferença de eletronega- tividade deve ser superior a 1,7. Na1+ I1–; K1+ 2O2–; Ca2+ Br1–; K1= H1–; Al3= Br1–3 e Ba2+ S2– Sofrem oxidação todos os elementos que se tornaram cátions: Na; K; Ca; Al e Ba. Sofrem redução todos os elementos que se tornaram ânions: I; O; Br; H e S. KH; AlH3; BaH2; KCl; AlCl3; BaCl2; K2O; Al2O3; BaO Ligação iônica, porque a diferença de eletronegatividade entre eles é mui- to grande. Na2S S–2 S ou enxofre Li ga çõ es q u ím ic as Li ga çõ es in tr am ol ec u la re s: li ga çã o iô n ic a 6 Química 1M2 6/26 14. Complete o quadro indicando as fórmulas iônicas, quando há ligação iônica entre as partículas. 11Na 12Mg 13Al 20Ca 8O 17Cl MgCl2 35Br 15. (UEL—PR) Considere as configurações nos níveis 3 e 4 dos átomos: I. 3s1 II. 3s2 3p4 III. 3s2 3p6 4s2 IV. 3s2 3p6 3d5 4s2 V. 3s2 3p6 3d10 4s2 Qual delas representa um elemento químico que adquire confi- guração de gás nobre quando se transforma em cátion bivalente? 16. Sobre os compostos iônicos, é correto afirmar: 01) Formam retículos cristalinos irregulares e não bem-de- finidos. 02) São normalmente sólidos de baixo ponto de fusão. 04) São normalmente líquidos na temperatura ambiente. 08) Conduzem a corrente elétrica quando sólidos. 16) São bons condutores elétricos quando fundidos. 32) São sólidos cristalinos regulares com elevados pontos de fusão. 17. Sobre ligações químicas, é correto afirmar: 01) Elas ocorrem porque os átomos isolados são mais es- táveis do que quando combinados. 02) Gases nobres quase sempre aparecem combinados na natureza. 04) Gases nobres não têm tendência a se combinar espon- taneamente. 08) Os átomos se unem para adquirir estabilidade com con- figurações semelhantes às dos gases nobres. 16) Os sistemas mais estáveis são os mais energéticos. 18. A ligação iônica eletrovalente ou heteropolar ocorre: 01) entre cátions e ânions. 02) entre átomos neutros. 04) entre dois átomos muito eletronegativos. 08) entre átomos de eletronegatividades que diferem de 1,7 ou mais, segundo Linus Pauling. 16) como conseqüência de forças eletrostáticas que sur- gem entre íons de cargas contrárias. 32) entre metais e não-metais. 64) entre H e não-metais. 19. (Uneb—BA) É correto afirmar que: 01) num átomo podem existir dois elétrons com os mes- mos números quânticos. 02) em um orbital podem existir dois elétrons com spins contrários. 04) os elementos cloro e flúor apresentam tendência de obter um elétron, adquirindo a configuração ns2 np6. 08) a distribuição eletrônica do íon Al+3 é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 16) as famílias IA, IIA e VIIA são chamadas de metais al- calinos, alcalinoterrosos e calcogênios, respectiva- mente. 32) a fórmula de um composto que contém o elemento quí- mico E, de número atômico 12, e o elemento químico J, de número atômico 17, será EJ2. 20. (UEM—PR) Considerando a configuração eletrônica dos átomos: A → 3p6 4s1 B → 3s2 3p5 C → 4s2 3d2 D → 3s2 3p2 E → 5s1 4d5 F → 6s2 4f3 Calcule a soma das alternativas corretas. 01) O átomo A perde 2 elétrons através da liberação de energia, transformando-se em cátion A+2, com raio iônico maior que o átomo de origem. 02) Os números quânticos do elétron mais energético da camada de valência do átomo E são n = 5, l = 0, ml = 0 04) O elemento D pertence ao terceiro período e o elemen- to F, ao sexto período. 08) A ligação química entre o átomo A e B é predominan- temente iônica, e o composto formado apresenta retí- culo cristalino. 16) O elemento E é de transição simples. 21. Assinale as afirmações verdadeiras. 01) Os metais alcalinos, nas ligações iônicas, produzem íons monopositivos. 02) Os metais alcalinoterrosos recebem seis elétrons, quan- do acontece ligação iônica. 04) Na+, K+, Li+, Rb+ são cátions alcalinos. 08) O2–, S2–, Se2–, Te2– são ânions calcogênios. 16) F1–, Br1–, Cl1–, I1– são ânions monovalentes dos halo- gênios. 32) Os calcogênios têm 6 elétrons na camada de valência; logo se tornam cátions divalentes. 22. Com qual(is) dos elementos o íon Al+3 pode formar com- posto iônico? 01) X (Z = 10) 02) Y (Z = 17) 04) metal alcalino 08) W (Z = 13) 16) calcogênio 32) halogênio III 48 (16+32) 12 (04+08) 57 (01+08+16+32) 28 (04+08+16) 29 (01+04+08+16) 50 (02+16+32) Na2O MgO Al2O3 CaO NaCl AlCl3 CaCl3 NaBr MgBr2 AlBr3 CaBr2 54 (02+04+16+32) Química 1M2 7 7/26 Li ga çõ es q u ím ic as A síntese da amônia A amônia (NH3) é matéria-prima para muitas outras substâncias. A sua reação com oxigênio, por exemplo, catalisada por platina, leva ao áci- do nítrico. A neutralização do ácido nítrico com a amônia origina o nitrato de amônio. Esse é um material estratégico, porque pode ser emprega- do como adubo, na agricultura, ou como explo- sivo, para fins militares. Sitiada durante a Primeira Guerra Mundial, a Alemanha não podia importar salitre, fonte natu- ral de nitrato para fertilizantes e munição. Então, como produziria alimentos e explosivos? Qual- quer que fosse o cerco imposto, os aliados jamais conseguiriam cortar os suprimentos de água (fonte de hidrogênio) e ar (fonte de nitrogênio) e, menos ainda, seus conhecimentos científicos. Utilizando tais substâncias como reagen- tes de partida, Fritz Haber criou a síntese da amônia, que permitiu a esse país resistir ao cerco dos aliados durante a Primeira Guerra Mundial (1914—1918). Os Aliados sofreram as conseqüências do cerco bem mais do que os próprios alemães, porque não tinham aces- so a corantes, remédios, vidros especiais, reve- ladores e materiais fotográficos, produzidos e exportados pela diversificada indústria química germânica. Todas essas circunstâncias mudaram as ati- tudes do restante da Europa e da América do Norte para com a ciência e, em particular, para com a química. Essas nações passaram a esti- mular a investigação química em universidades e indústrias. Quando da Segunda Guerra Mun- dial (1939—1945), os centros de pesquisa e as indústrias químicas européias e norte-americanas atenderam não só à demanda de explosivos e de reagentes especiais, mas também à de isótopos puros para novas armas nucleares, metais leves, borrachas sintéticas, combustíveis de aviação, óleos e gorduras sintéticos. VANIN, J. A. Alquimistas e químicos. São Paulo: Moderna, 1994. (Adaptado) Da Primeira Guerra Mundial à Segunda Guerra Mundial, de acordo com o texto, houve uma evolução nos co- nhecimentos. Qual a relação desta
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