Teoria Tabela Periódica

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Capítulo II - Tabela periódica: estrutura e periodicidade nas propriedades 
atômicas, físicas e químicas dos elementos 
 
Ementa: A tabela periódica atual - lei periódica, relações com as propriedades dos 
elementos químicos e aplicações dos elementos químicos no cotidiano. 
 
- Vamos procurar regularidades da Matéria, isto é, algumas de suas propriedades. 
 
Matéria: tudo o que contém massa e ocupa certo volume no espaço (propriedades 
inerentes a matéria) 
 
Massa: medida da quantidade de matéria 
Massa 
 
 
 
 
 inércia peso 
A massa determina duas propriedades importantes 
 
Inércia: resistência a variação do estado de movimento 
Por exemplo, um objeto em repouso tende a permanecer em repouso, e outro objeto 
(como a terra girando ao redor do sol) tende a permanecer em movimento. A inércia 
pode ser alterada pela aplicação de uma força. 
 
Densidade: massa da substância 
 volume da substância 
 
♦Expressa a quantidade de matéria contida por unidade de volume; 
♦É uma propriedade característica de cada material e útil para caracterizar uma 
substância (substância = forma simples e pura da matéria). 
 
Substância Estado ρ (densidade em g/mL ou kg/L) (25°C, 1 atm) 
água líquido 0,997 
cloro gás 2,90 x 10-3 
chumbo sólido 11,3 
 
* Além da densidade, as substâncias possuem mais algumas propriedades físicas e 
químicas; 
* Sistemas que mantêm regularidades em todas as mudanças de estado (ponto de 
ebulição, ponto de fusão) são chamados de substâncias. 
* Sistemas homogêneos que não apresentam essas regularidades durante os processos 
de mudança de estado são chamados de soluções. 
 
Propriedades físicas: incluem aspecto (cor, ponto de fusão, ponto de ebulição, estado 
físico, densidade) (não estão ligadas a alterações fundamentais na composição das 
sustâncias - podem ser medidas sem mudar a identidade da substância). 
 
Propriedades químicas: comportamento da substância em transformações químicas. 
 
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Espécies de matéria 
Matéria 
 
 
 Substâncias puras Misturas 
 
 
Elementos Compostos Soluções Misturas heterogêneas 
 
 
Substância pura 
- composição determinada 
- não podem ser separadas por meios físicos 
- temperatura constante durante a mudança de estado 
 
Substância simples 
- formada por um único tipo de átomo (H2, Hg) 
 
Substância composta 
- formada por mais de um tipo de átomo (H2O, HCl) 
 
Misturas 
- composição variável (conjunto de duas ou mais substâncias) 
- podem ser separadas por meios físicos 
- temperatura variável durante a mudança de estado 
 
Elementos 
- as substâncias puras mais simples (ferro, cobre) 
- não podem ser decompostos 
 
Compostos 
- constituídos de dois ou mais elementos (óxido de ferro, sulfato de cobre) 
- podem ser decompostos em seus constituintes somente por meios químicos 
 
Soluções (ou misturas homogêneas) 
- constituídos de dois ou mais componentes 
- fase única 
- pode ser separada em seus constituintes por meios físicos 
 
Misturas heterogêneas 
- constituídas de dois ou mais componentes 
- duas ou mais fases 
 
Fase: região onde todas as propriedades físicas e químicas do sistema são idênticas. 
Cada parte homogênea de um sistema. 
 
Transformação física: não ocorrem alterações nas ligações químicas da substância 
 
Transformação química: durante uma transformação química reagentes são 
transformados em produtos (a composição da substância é alterada, quebrada ou 
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rearranjada, formando uma nova substância com propriedades físicas e químicas 
diferentes daquelas que deram origem). Não ocorre criação nem transformação de 
matéria - lei da conservação da massa (Lavoisier) 
 
 Reagentes (R) Produtos (P) 
 mR = mP 
 
Bibliografia 
Atkins, P. Princípios de Química, Porto Alegre: Bookman, 2001. pg. 39 
Slabaugh, W. H. e Parsons, T. D. Química Geral, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos,1982. Capítulo II 
Russel, J. Química Geral, São Paulo: McGraw-Hill do Brasil,1981. Capítulo II 
 
TABELA PERIÓDICA 
♦ A tabela periódica moderna dos elementos químicos está baseada no número atômico 
crescente, sendo organizada em blocos de elementos de acordo com os orbitais e 
subcamadas (s, p, d e f) da última camada do átomo, conforme o exemplo: 
 
♦Os elementos são listados em ordem crescente de número atômico e arranjados em 
linhas de certo comprimento formando famílias, que mostram tendências regulares em 
suas propriedades. O arranjo dos elementos que mostra relações familiares é chamado 
de Tabela Periódica. 
♦ A montagem (aufbau) é tal que algumas propriedades químicas e físicas reaparecem 
periodicamente, formando conjuntos de elementos (grupos-coluna vertical) com 
propriedades semelhantes (lei da periodicidade) e identificam as principais famílias dos 
elementos. 
 
Distribuição dos elementos na tabela periódica 
♦Na tabela periódica atual existem 7 períodos e 18 grupos ou famílias. Os elementos 
com propriedades químicas semelhantes estão no mesmo grupo. 
 
♦Períodos (linhas horizontais): 1 a 7 (numeradas de cima para baixo). Indicam quantas 
camadas eletrônicas existem no átomo. 
 
♦Grupos (coluna vertical): 1 a 18 Indicam quantos elétrons existem na última camada 
do átomo. Esta regra funciona para os elementos representativos: grupos 1, 2, 13, 14, 
15, 16, 17 e 18; o hélio é exceção. 
Identificam as principais famílias dos elementos e membros do mesmo grupo mostram a 
mesma tendência nas propriedades. 
 
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♦Grupo Principal - elementos representativos - Grupos 1, 2 e 13 até 18, junto com o 
hidrogênio. 
Alguns grupos da tabela periódica recebem nomes especiais. 
Grupo 1 - metais alcalinos 
Grupo 2 - metais alcalino terrosos 
Grupo 16 - calcogênios 
Grupo 17 - halogênios 
Grupo 18 - gases nobres 
♦Os Grupos 1 e 2 compreendem o bloco s, 3-12 o bloco d e 13-18 o bloco p. O bloco f 
consiste de lantanídeos e actinídeos 
 
♦ A observação mais importante a ser notada na Tabela Periódica, como um todo, é que 
um novo período, ou ciclo, tem início quando há repetição das propriedades na nova 
sequência de elementos. Então lítio (Z=3) é um metal alcalino, e quando o próximo 
metal alcalino, sódio (Z=11), surge, ele toma o lugar abaixo do lítio, etc. Nesse sentido, 
cada grupo é uma família de elementos, tendo propriedades semelhantes. 
 
♦ A reunião dos elementos em blocos é baseada na composição das camadas externas 
dos elementos - são quatro regiões regulares na tabela chamadas de s, p, d e f. Assim 
sendo, dá-se o nome de elemento representativo àqueles onde a camada s ou a p está 
sendo completada. Os elementos onde os orbitais d estão sendo preenchidos são 
denominados metais de transição (exceção Grupo 12 - grupo de Zn). Os membros do 
bloco f são os metais de transição internos. Nos lantanídeos são os orbitais 4f que estão 
sendo preenchidos, enquanto os actinídeos são aqueles onde os orbitais 5f estão sendo 
preenchidos. 
 
♦ Elementos representativos 
Examinando a configuração eletrônica dos elementos, verifica-se que nos grupos 1 e 2 o 
último orbital é caracterizado pelo símbolo ns1 e ns2, respectivamente (n=número do 
período). 
Os elementos dos grupos 13 a 17 têm os seus orbitais p incompletos e são representados 
por ns2 npb (b = número de elétrons no orbital). 
 
Nos gases nobres os níveis estão completos ns2 np6 
 
♦ Metais de transição 
Para os grupos 3-11, níveis d e/ou s incompletos permitem caracterizar, de um modo 
geral, a camada externa destes elementos por:(n-1)dc nsa (c e a = número de elétrons nos orbitais) 
 
♦ Metais de transição internos - Lantanídeos e Actinídeos 
 
Os lantanídeos e os actianídeos são caracterizados por seus orbitais f e d incompletos, 
sendo que estes elementos respondem à seguinte representação: 
 (n-2) fi (n-1) df ns2 
O sexto período inclui os 14 elementos de Z=58, cério, até Z=71, lutécio. Estes 
elementos que seguem o lantânio (Z=57) são chamados lantanídeos (ou elementos das 
terras-raras). Eles poderiam ser colocados no local apropriado, mas isto faria com que a 
tabela periódica ficasse muito larga. Esta sequência é mostrada separadamente e abaixo 
da porção principal da tabela. 
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Similarmente, o sétimo período inclui os 14 actinídeos (elementos pesados das terras-
raras), que seguem o actínio (Z=89). Ambos, lantanóides e actinóides, são considerados 
como parte do grupo 3, o subgrupo do escândio. 
 
♦ Os elementos constituintes de um mesmo grupo têm propriedades semelhantes entre 
si. Por exemplo, todos os elementos do grupo 1 têm valência +1. Assim, o hidrogênio 
aparece ligado a este grupo, apesar de possuir outras propriedades que o diferenciam 
dos metais alcalinos. Por outro lado, existe um grupo de compostos onde o hidrogênio 
aparece com valência -1: os hidretos, justificando a sua classificação no grupo 17, 
composto de elementos cuja valência principal é -1. 
 
♦ Metais, não-metais e metalóides 
Os elementos podem ser distribuídos em quatro classes: metais, metalóides e não-
metais. 
 
Observações: 
(1) O hidrogênio encontra-se no grupo 1 mas não é considerado um metal. 
(2) Os elementos do grupo 18 não formam ligações químicas em condições naturais, por 
isso eles não sofrem reações químicas e são chamados de gases nobres. 
 
Dentro dos 18 grupos que constituem a tabela periódica, os elementos de alguns grupos 
apresentam caráter nitidamente metálico (Grupo 1 a 12 e parte do Grupo 13 e 14) e 
outro caráter não metálico (parte do Grupo 14 a 17 e Grupo 18). Os elementos metálicos 
se encontram no lado esquerdo da tabela, e os não-metálicos no lado direto da tabela. 
Estas duas classes de elementos são separadas por uma aglomeração de elementos, os 
metalóides, com caráter intermediário. Verifica-se que o caráter metálico passa 
gradativamente a não-metálico, da esquerda para a direita, num mesmo período. 
 
 
 
 
Periodicidade das propriedades atômicas 
 
♦ O comportamento químico de um átomo está baseado prioritariamente nos elétrons 
de maior número quântico principal (n). 
As similaridades químicas mais evidentes ocorrem entre os elementos que apresentam 
em comum a configuração eletrônica dos níveis mais externos, a qual induz uma 
periodicidade nas propriedades químicas, porque são os elétrons situados nos orbitais 
mais externos que interagem durante uma transformação química. 
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♦ Camada de valência: camada mais externa, cujos elétrons participam das ligações 
químicas; 
♦ Cerne: núcleo acrescido dos elétrons de baixa energia, que nunca participam de uma 
ligação química 
♦ A tendência é supor variações rigorosas. Isso não acontece. Existe uma série de 
irregularidades, algumas explicáveis, outras não. 
 
 
 
♦ Raio atômico 
- O raio atômico de um elemento é definido como a metade da distância entre os 
núcleos de dois átomos vizinhos 
- Considerando que o átomo seja uma esfera ele deve possuir um raio, quando há um 
acréscimo do tamanho do átomo há um aumento desse raio atômico. Há dois fatores 
principais que determinam o tamanho do átomo: (1) Quantidade de camadas, quanto 
mais camadas o átomo tem maior será seu raio atômico. (2) Quando os átomos têm a 
mesma quantidade de camadas devemos considerar a carga do núcleo atômico. 
Conforme se aumenta a carga positiva do núcleo há uma maior atração dos elétrons da 
eletrosfera, assim, o raio atômico diminui. 
♦ Raio iônico 
- O raio iônico de um elemento é a sua parte na distância entre íons vizinhos em um 
sólido iônico. 
Ânion: íon negativo Cl- O2- 
Se o átomo neutro adquire um elétron, a sua carga negativa é repelida pelos elétrons 
mais internos, expandindo a nuvem eletrônica para os elétrons externos, se afastando 
bastante do núcleo, aumentando o raio iônico. 
 
Cátion: íon positivo Na+ Ca2+ Fe3+ 
Se o átomo neutro perde 1 ou mais elétrons, a atração das cargas nucleares sobre os 
elétrons externos aumenta consideravelmente, diminuindo o raio iônico. 
K+ 1,33 A 
Ca2+ 0,99 A 
 
- Os raios iônicos geralmente crescem de cima para baixo num grupo e decrescem da 
esquerda para a direita em um período. 
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♦ Energia de ionização (Potencial de ionização) 
- É a energia mínima necessária para retirar um elétron de um átomo gasoso no estado 
fundamental. A energia de ionização é representativa da estabilidade da estrutura 
eletrônica do átomo (depende da estrutura eletrônica do elemento-níveis, da carga 
nuclear e do raio atômico). 
 M(g) M+ (g) + elétrons 
 átomo neutro íon positivo 
Esta propriedade relaciona-se com a carga do núcleo e o raio atômico de forma 
semelhante à eletronegatividade. Para retirar o primeiro elétron fala-se primeira energia 
de ionização, para retirar o segundo elétron fala-se segunda energia de ionização e assim 
por diante. 
 
Os pequenos desvios dessa tendência podem usualmente ser atribuídos às repulsões 
entre elétrons, particularmente elétrons ocupando o mesmo orbital. 
♦ Afinidade eletrônica 
Muitos elementos têm a capacidade de captar um ou mais elétrons para completar os 
seus orbitais externos, adquirindo estabilidade e liberando energia. 
A energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo isolado no estado 
gasoso é chamada de afinidade eletrônica. A afinidade eletrônica, por elétron captado, 
aumenta com a carga nuclear e diminui com o aumento do raio atômico do elemento, 
num mesmo período. A afinidade eletrônica refere-se à facilidade de um elemento 
isolado captar um elétron. 
 
 X(g) + elétron X- (g) 
 
Esta propriedade também se comporta de forma semelhante à eletronegatividade. 
 
♦ Eletronegatividade 
Representa a habilidade relativa de um átomo, numa molécula, para atrair elétrons 
quando este participa de uma ligação química. Aumentando a carga do núcleo e 
diminuindo o raio atômico aumenta-se a eletronegatividade. 
 
Escala arbitrária de eletronegatividade: 0,7 4,0 
 Cs F 
 
Os gases nobres não formam ligações químicas eles não apresentam eletronegatividade. 
Volume atômico 
Nos períodos, o volume atômico aumenta do centro para as extremidades, nos grupos, 
cresce de acordo com o número atômico. 
 
Densidade 
Nos períodos, a densidade aumenta das extremidades para o centro, nos grupos, cresce 
com o número atômico. 
 
Propriedades dos elementos químicos 
 
Pode-se usar a Tabela Periódica como cientistas de materiais - para predizer as 
propriedades dos elementos e verificar como podem ser usados para criar os materiais 
que nos rodeiam e projetar novos materiais para tecnologias do amanhã. Localizando o 
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elemento na Tabela e observando seus vizinhos pode-se prever propriedades e 
tendências frente a reações químicas. 
 
Elementos representativos 
Os metais alcalinos são metais macios e prateados que fundem em temperaturas baixas. 
Tem baixa energia de ionização, o que significa que seus elétrons mais externos podem 
ser perdidos facilmente. Reagem com a água, produzindo hidrogênio gasoso e calor. O 
lítio reage moderadamente, mas crescendo em violência à medida que desce no grupo. 
O potássio reage vigorosamente, produzindo tanto calor que o hidrogênio produzido 
pela água incendeia-se. Eles devemser guardados fora do contato com o ar e água. Os 
metais alcalinos têm pouco uso direto como materiais, mas são muito importantes como 
compostos. Os metais alcalino terrosos têm muitas propriedades em comum com os 
metais do Grupo I, mas suas reações são menos vigorosas. 
Os elementos do bloco p localizados à esquerda, especialmente os elementos pesados 
têm energia de ionização baixa o suficiente para que esses elementos tenham algumas 
das propriedades metálicas dos membros do grupo s. Entretanto, as energias de 
ionização dos metais do bloco p são muito mais altas, e eles são menos reativos que 
aqueles do bloco s. Os elementos muito úteis, alumínio, estanho e chumbo, ficam todos 
nesta região da Tabela. Estanho e chumbo são metais, mas, embora sejam maleáveis e 
conduzam eletricidade, não estão próximos da reatividade apresentadas pelos elementos 
do bloco s e nem de alguns elementos do bloco d. 
Os elementos à direita do bloco p têm alta afinidade eletrônica: tendem a ganhar 
elétrons para completar a camada. Os membros dos Grupos 16 e 17 são não-metais e 
formam tipicamente compostos moleculares um com o outro. Reagem com metais para 
formar ânions em compostos iônicos, e por isso estão em muitos minerais que nos 
rodeiam tais como calcário e granito, que contêm não-metais em seus ânions. Uma 
grande parte da indústria de metais está envolvida no problema da extração de metais de 
suas combinações com não-metais. 
 
Metais de transição 
Todos os elementos do bloco d são metais. De acordo com a posição na tabela 
periódica, os metais de transição estão entre os metais alcalinos (reagem vigorosamente 
e perdem elétrons para formar cátions) e os metais menos reativos no lado esquerdo do 
bloco p, portanto apresentam propriedades intermediárias, por este motivo são 
chamados de metais de transição. A maior parte forma dos metais de transição forma 
íons com diferentes estados de oxidação. 
 
 
Gases nobres 
São gases incolores e inodoros e combinam com poucos elementos . eram chamados de 
gases inertes porque se pensava que eles não se combinavam com elemento algum. 
 
 
Periodicidade das propriedades químicas 
 
Características dos metais e não-metais 
Metais Não-metais 
Propriedades físicas 
bons condutores de eletricidade maus condutores de eletricidade 
maleáveis não-maleáveis 
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dúcteis (fios) não-dúcteis 
brilhantes não-brilhantes 
tipicamente tipicamente 
 - sólido - sólido, líquido ou gás 
 - alto ponto de fusão - baixo ponto de fusão 
 - bons condutores de calor - maus condutores de calor 
 
Propriedades químicas 
reagem com ácidos não reagem com ácidos 
formam óxidos básicos formam óxidos ácidos 
formam cátions formam ânions 
formam haletos iônicos formam haletos covalentes 
 
Metalóide (B até o Po) - tem a aparência e algumas propriedades de um metal mas 
comporta-se quimicamente como um não metal. A distinção entre metais e metalóides e 
entre metalóides e não-metais não são muito precisas. 
 
* maleável ("martelo") - é aquela substância que pode ser martelada até transformar-se 
em folhas finas 
* flexível ("alongamento") - é aquela substância que pode ser alongada em fios. 
Ex. Cobre 
 
Aplicação de alguns elementos no cotidiano industrial 
Sódio - excelente agente redutor usado comercialmente na extração de alguns metais. 
Na fundido é usado na produção de zircônio e titânio a partir de seus cloretos: 
TiCl4 + 4 Na → 4 NaCl + Ti 
Lítio - usado em armas termonucleares e baterias recarregáveis. 
Potássio - o superóxido de potássio é usado em sistemas fechados de aparelhos de 
respiração (máscaras contra gás, submarinos e veículo9s espaciais. 
4 KO2 + 2 H2O → 4 KOH + 3 O2 
o KOH produzido remove o CO2 exalado 
KOH + CO2 → KHCO3 
Berílio - é adiciona em pequenas quantidades ao cobre: o pequeno tamanho dos átomos 
de Be mantém os átomos de Cu juntos em uma liga intersticial que é mais rígida que o 
cobre puro, mas preserva a condutividade. Estas ligas duras e condutoras são moldadas 
em ferramentas nãoprodutoras de faíscas para refinarias de petróleo e elevadores de 
grãos, onde existe o risco de explosão. As ligas de Be-Cu são também importantes na 
indústria eletrônica, usadas para pequenas peças não magnéticas e contatos que resistem 
às deformações e à corrosão. 
Magnésio - metal resistente a corrosão pelo ar devido a formação de um filme de óxido, 
é muito mole e menos denso do que o alumínio, produzindo ligas principalmente para a 
aviação, onde leveza e resistência são necessárias. 
Os lantanídeos são bastante raros na Terra e assim não foram muito usados em antigas 
tecnologias. Entretanto, hoje em dia, são intensamente estudados, por que os materiais 
supercondutores frequentemente contêm lantanídeos. Os actinídios são todos elementos 
radioativos. 
 
 
 
 
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O sistema de numeração dos grupos atualmente 
♦ Os grupos atualmente são numerados na Tabela Periódica segundo as recomendações 
da IUPAC - União Internacional de Química Pura e Aplicada; 
♦ A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 à 18; 
 
 Configuração eletrônica 
♦ Grupo 1 - metais alcalinos ns1 
 Grupo 2 - metais alcalino terrosos ns2 
 Grupo 3 à 12 - metais de transição 
elementos do bloco d - porque possuem elétrons de valência no subnível d 
 os lantanídeos e os actinídeos -possuem elétrons de valência no subnível f 
 Grupo 13 - família do boro ns2 np1 
 Grupo 14 - família do carbono ns2 np2 
 Grupo 15 - família do nitrogênio ns2 np3 
 Grupo 16 - família do oxigênio ns2 np4 
 Grupo 17 - Halogênios ns2 np5 
 Grupo 18 - Gases Nobres ns2 np6 
 
Consulte a tabela periódica interativa no site: 
 
http://www.merck.com.br/química/tpie/tab_html.htm 
 
Tabela periódica dinâmica: http://www.ptable.com/?lang=pt