Química Aplicada à Engenharia - 4

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TABELA PERIÓDICA
Evolução da Tabela Periódica
 A primeira classificação, foi a divisão dos elementos em 
metais e não-metais.
 Antecipação das propriedades de outros elementos
 Século XIX - Lista de elementos cujas massas atómicas já 
eram então conhecidas. Jonh Dalton
John Newlands
 Sugeriu que os elementos, poderiam ser arranjados num
modelo periódico de oitavas, ou grupos de oito,
ordenando de forma crescente as suas massas atómicas
Glenn SeaborgHenry MoseleyDmitri Mendeleiev
Evolução da Tabela Periódica
Periodicidade Química
 Lei Periódica
Tabela Periódica dos Elementos
Elementos Químicos
Os elementos químicos são representados por letras maiúsculas ou 
uma letra maiúscula seguida de uma letra minúscula. Os Símbolos são 
de origem latina:
Elementos Químicos
Português Latim Símbolo
Sódio Natrium Na
Potássio Kalium K
Enxofre
Sulphur S
Fósforo Phosphurus P
Ouro Aurum Au
 São as filas horizontais da tabela periódica.
 São em número de 7 e indicam o número de níveis ou camadas 
preenchidas com elétrons.
K
L
M
N
O
P
Q
1
2
3
4
5
6
7
P
Q
Períodos ou Séries
São as colunas verticais da Tabela Periódica.
Em um Grupo ou Família, encontram-se elementos com propriedades
químicas semelhantes. Para os Elementos Representativos, o nº do Grupo
representa o nº de elétrons da última camada (camada de valência).
K
L
M
N
O
P
Q
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3 4 5 6 7 8 9 1011 12
13 14 15 16 17
18
Famílias ou Grupos
181
2 13 14 15 16 17
M
etais Alcalinos
Alcalinos -TerrososM
etais
G
RU
PO
 D
O
 BO
RO
G
RU
PO
 D
O
 CARBO
N
O
G
RU
PO
 D
O
 N
ITRO
G
ÊN
IO
CALCO
G
ÊN
IO
S
H
ALO
G
ÊN
IO
S
G
ASES N
O
BRES
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ELEMENTOS
DE
TRANSIÇÃO
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
Famílias ou grupos
Periodicidade nas configurações eletrônicas
 Regra do Octeto
 Quando oito elétrons estão presentes na camada de valência, sua 
configuração é ns2np6 e o elemento é um gás nobre.
 A configuração ns2np6é chamada octeto porque consiste em um total de 
oito elétrons, e a generalização desta configuração de especial 
estabilidade é conhecida por regra do octeto.
 Regra do Dueto
 Os dois elétrons do gás nobre hélio dão a ele uma estabilidade 
comparável à que o octeto dá ao resto dos gases nobres. 
(Poderíamos dizer que o dueto do hélio é especialmente estável.
 Ao longo da série de lantanóides e actinóides, a 
subcamada a ser preenchida com o procedimento 
de Aufbau é a subcamada (n - 2)f, que é a 
subcamada f da terceira camada externa. 
 Uma subcamada f tem um número máximo de 14 
elétrons e, assim, são 14 lantanóides e 14 
actinóides que juntamente constituem o bloco f
Periodicidade nas configurações eletrônicas
A tabela periódica e a ordem de 
preenchimento
Propriedades periódicas
Raio Atômico
Energia de Ionização
Eletroafinidade
Densidade
Raio Atômico
 É a distância que vai do núcleo do átomo até o 
seu elétron mais externo. Inclui os gases nobres.
 Nos períodos 4, 5 e 6, o decréscimo nos raios 
atômicos ao longo do período é moderado pela 
intervenção da série dos elementos de transição.
 A blindagem reduz a atração do núcleo pelos 
elétrons
Raio Atômico
 Elemento metalico: o raio atômico é metade da distância 
média entre os dois núcleos de dois átomos metálicos 
adjacentes.
 Elemento nao-metalico: o raio atômico é designado como raio 
covalente do elemento e é metade da distância média entre 
os núcleos dos dois átomos ligados por uma ligação
Raio Atômico
 Muitas das propriedades de um átomo são determinadas 
pela quantidade de carga positiva sofrida pelos elétrons 
exteriores deste átomo.
 Com exceção do hidrogênio, esta carga positiva é sempre 
menor que a carga nuclear total, pois a carga negativa dos 
elétrons nas camadas interiores neutraliza, ou "blinda", 
parcialmente a carga positiva do núcleo.
 Os elétrons interiores blindam os exteriores parcialmente do 
núcleo, assim, os exteriores "sentem“ só uma fração da 
carga nuclear total.
Raio Atômico
Número Atômico
R
a
io
 A
tô
m
ic
o
 (
n
m
)
Período 2 Período 3 Período 4 Período 5 Período 6
Raio atômico e raio do íon
 Raio atômico < Raio do ânion
 Embora a sua carga nuclear seja a mesma, aumenta o n.º de 
elétrons e, por isso, as repulsões elétron elétron aumentam também, 
e consequentemente verifica-se uma expansão da nuvem eletrônica.
 Se o átomo se transforma num cátion há remoção de elétrons de 
valência.
 Como o cátion tem menos elétrons, embora a carga nuclear seja a 
mesma, as repulsões elétron-elétron diminuem e a força que o 
núcleo exerce sobre eles aumenta, provocando uma contração 
danuvem eletrônica.
Contração dos lantanídeos
 Os orbitais 4f não são muito eficientes ao 
exercerem o efeito de blindagem que atenua o 
efeito do núcleo sobre os elétrons mais externos.
 Assim, ao longo da série observa-se uma 
diminuição contínua do raio do íon M3+, que varia 
de 1,061 Å no lantânio a 0,848 Å no lutécio. 
 Este efeito é denominado "contração dos 
lantanídeos"
Raio Atômico
HeH
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Carga nuclear efetiva
 A carga nuclear efetiva é a carga sofrida por um 
elétron em um átomo polieletrônico.
 𝑍𝑒𝑓 = 𝑍 − δ
 A carga nuclear efetiva não é igual à carga no 
núcleo devido ao efeito dos elétrons internos.
Carga Nuclear Efetiva
Energia de Ionização
É a energia necessária para arrancar um elétron de um átomo,
no estado gasoso, transformando-o em um íon gasoso. Varia
como a eletronegatividade e inclui os gases nobres. A
segunda ionização requer maior energia que a primeira e,
assim, sucessivamente.
X(g) + energia → X+(g) + e
Energia de Ionização
 Exemplo:
 Mg (g) + 7,6 eV Mg+ + 1 e- (1ª Ei)
 Mg+(g) + 14,9 eV Mg2+ + 1 e- (2ª Ei)
 Mg2+(g) + 79,7 eV Mg3+ + 1 e- (3ª Ei)
Assim: Ei1< Ei2 < Ei3 < ...
Energia de Ionização
Energia de Ionização
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
H
Fr
B C N O F
Cl
Br
I
H
Fr
Eletronegatividade
 É a capacidade que um átomo tem de atrair elétrons (ametais).
 Varia da esquerda para a direita e de baixo para cima,
excluindo-se os gases nobres.
F
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Eletropositividade ou Caráter Metálico:
 É a capacidade que um átomo tem de perder elétrons
(metais).
 Varia da direita para a esquerda e de cima para baixo
excluindo-se os gases nobres.
H
Fr
Eletroafinidade
É a energia liberada quando um átomo recebe um
elétron (Afinidade Eletrônica). Varia como o Potencial
de Ionização. Não inclui os Gases Nobres.
Os Ir
Densidade
É a razão entre a massa e o volume do elemento.
Varia das extremidades para o centro e de cima para
baixo.
Periodicidade na Estequiometria
Período Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V Grupo VI Grupo VII
2 LiCl BeCl2 BCl3 CCl4 NCl3 OCl2 FCl
3 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl3 SCl2 (ClCl)
4 KCl CaCl2 GaCl3 GeCl4 AsCl3 SeCl2 BrCl
 A relação varia de 1:1 nos cloretos do grupo I para 1:4 nos 
cloretos do grupo IV, retomando 1:1 nos cloretos do grupo 
VII.
 Esta periodicidade atraiu, desde o princípio, a atenção de 
Meyer e Mendeleev
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
H
B C N O F
Cl
Br
I
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Resumo das propriedades
 Eletronegatividade; Potencial de ionização; Eletroafinidade.
 Eletropositividade; Raio atômico
Metais
 Eletropositivos
 Sólidos; exceto o Hg (25°C,1atm);
 Brilho característico;
 Dúcteis (fios);
 Maleáveis (lâminas);
 São bons condutores de calor e 
eletricidade.
Não-metais
 Eletronegativos;
 Quebradiços;
 Opacos;
 Formam Compostos 
Covalentes (moleculares);
 São Péssimos Condutores de 
Calor e Eletricidade (exceção 
para o Carbono).
Gases Nobres
 Formam Moléculas Monoatômicas;
 São inertes mas podem fazer ligações apesar da estabilidade (em 
condições especiais);
 São Sete: He, Ne, Ar, Xe, Kr, Rn.
Hidrogênio
 É um não-metal único. Pode ocorrer na forma de ânion, 
íon hidreto (H-), e de cátion, chamado simplesmente íon 
hidrogênio (H+). 
 Ocupa uma posição particular na tabela periódica.
 Forma muitos compostos moleculares com outros não-
metais. Ex.: CH4, NH3, H2O, etc.
 O gás hidrogênio reage explosiva com oxigênio 
segundo a reação:
2𝐻2 𝑔 + 𝑂2 𝑔 → 2𝐻2O g ∆𝐻 = −484 𝑘𝐽
Resumo
 Metais  Gases nobres  Ametais
Notas
 São elementos líquidos: Hg e Br;
 São Gases: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Cl, N, O, F, H;
 Os demais são sólidos;
 Chamam-se cisurânicos os elementos artificiais de Z 
menor que 92 (urânio): Astato (At); Tecnécio (Tc); 
Promécio (Pm)
 Chamam-se transurânicos os elementos artificiais de Z 
maior que 92: são todos artificiais;
 Elementos radioativos: Do bismuto (83Bi) em diante, todos 
os elementos conhecidos são naturalmente radioativos.
Exercícios
Usando somente a tabela periódica, dê as configurações
eletrônicas nos estados fundamentais usando a notação
espectroscópica.
(a) C (Z = 6)
(b) P (Z = 15)
(c) Cr (Z = 24)
(d) As (Z = 33)
(e) Sr (Z = 38)
(f) Cu (Z = 29)
— 1s2 2s2 2p2
Resposta
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p3
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6 5s2
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
Usando somente a tabela periódica, dê as configurações 
eletrônicas nos estados fundamentais de:
(a) Al3+
(b) Ca2+
(c) Rb+
(d) O2-
(e) Br-
(f) Ti2+
(g) Mn3+
Exercícios
— 1s2 2s2 2p6 
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6
— 1s2 2s2 2p4 
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
— 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
Exercícios
Usando somente a tabela periódica, dê o símbolo do 
átomo, no estado fundamental, que tem a seguinte 
configuração na camada de valência:
(a) 3s2
(b) 2s2 2p1
(c) 4s2 4p3
(d) 5s2 5p4
(e) 6s2 6p6
Mg
B
As
Te
Rn
Símbolo: