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17/02/2017 1 1 Aula 2: Teoria Atômica e Tabela Periódica Centro Universitário Estácio da Bahia. Disciplina: Química Geral Profa.: MSc. Horacimone Lopes horacimone.estacio@gmail.com COMO ORGANIZAR 115 ELEMENTOS DIFERENTES DE FORMA QUE POSSAMOS FAZER PREVISÕES SOBRE ELEMENTOS NÃO DESCOBERTOS? Tabela Periódica 17/02/2017 2 Mendeleev criou uma carta para cada um dos 63 elementos conhecidos. Cada carta continha o símbolo do elemento, a massa atômica e suas propriedades químicas e físicas. Colocando as cartas em uma mesa, organizou-as em ordem crescente de suas massas atômicas, agrupando- as em elementos de propriedades semelhantes. Formou-se então a tabela periódica. A vantagem da tabela periódica de Mendeleev sobre as outras, é que esta exibia semelhanças numa rede de relações vertical, horizontal e diagonal. Tabela Periódica Tabela Periódica Faltaram alguns elementos nesse esquema. Exemplo: em 1871, Mendeleev observou que a posição mais adequada para o As seria abaixo do P, e não do Si, o que deixou um elemento faltando abaixo do Si. Ele previu um número de propriedades para este elemento. Em 1886 o Ge foi descoberto. As propriedades do Ge se equiparam bem à previsão de Mendeleev. 17/02/2017 3 Tabela Periódica Em 1913, o cientista britânico Henry Moseley descobriu que o número de prótons no núcleo de um determinado átomo era sempre o mesmo. Moseley usou essa idéia para o número atômico de cada átomo. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleyev desapareceram. Devido ao trabalho de Moseley, a tabela periódica moderna está baseada no número atômico dos elementos. A última maior troca na tabela, resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50. A partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel em química, pelo seu trabalho. O elemento 106 tabela periódica é chamado seabórgio (Sg), em sua homenagem. 17/02/2017 4 7 Introdução a tabela periódica Quais são as informações que o casal está nos fornecendo? 8 Introdução a tabela periódica Tabela atualmente recomendada pela IUPAC 17/02/2017 5 TABELA PERIÓDICA h tt p :/ /t a b e la p e ri o d ic a c o m p le ta .c o m .b r 9 Classificação dos elementos – Tabela Periódica. 10 Introdução a tabela periódica Classificação dos elementos da tabela periódica Metais: são a maioria dos elementos da tabela, sendo bons condutores de eletricidade e calor, maleáveis e dúcteis, possuem brilho metálico característico e são sólidos, com exceção do mercúrio. Ametais: são os mais abundantes na natureza, não são bons condutores de calor e eletricidade, não são maleáveis e dúcteis e não possuem brilho como os metais. Gases Nobres: são no total 6 elementos e sua característica mais importante é a estabilidade química. Hidrogênio: O hidrogênio é um elemento considerado à parte por ter um comportamento único. 17/02/2017 6 11 Períodos: são as linhas horizontais que aparecem nas tabelas. Indicam quantas camadas eletrônicas um elemento químico possui. Sendo assim, quando encontramos um elemento químico no quarto período, sabemos que ele possui quatro camadas eletrônicas. Colunas, grupos ou famílias: são as linhas verticais que aparecem na tabela. Nas colunas A, o número de elétrons na última camada eletrônica é igual ao próprio número da coluna. O nitrogênio, por exemplo, está na coluna 5A e a sua última camada eletrônica tem 5 elétrons. Classificação dos elementos da tabela periódica 12 Em fevereiro de 2006, os leitores da revista Super Interessante puderam conhecer o novo designer da nova tabela periódica elaborada por Philip Stewart, botânico da Universidade de Oxford. O que esta nova tabela tem de diferente? O formato proposto assume a forma de galáxia (classificação planetária dos elementos químicos) e apresenta um novo elemento. Na nova tabela periódica, os elementos químicos não mais se situam em quadros adjacentes, mas sim em um círculo de cor que os interligam até o centro, o nêutron. É de se confessar que a aparência da nova tabela tornou-se mais atraente, resta saber se a sua utilidade também foi aperfeiçoada; é o que este artigo trata em específico. Será uma nova tabela periódica? 17/02/2017 7 13 14 Representação dos elementos químicos E Z A Nº atômico Massa atômica a) Cloro b) Iodo c) Sódio d) Carbono e) Potássio f) Oxigênio Dê a representação química dos seguintes elementos químicos: 17/02/2017 8 15 Componentes básicos de um átomo http://bp3.blogger.com/_hvGST7HW1Tw/R1ypOybW3jI/AAAAAAAAAEo/fwoMjfl9BMo/s1600-h/Image14.gif 16 Determinando o número de prótons, elétrons e nêutrons de um elemento químico: a) Cloro b) Iodo c) Sódio d) Carbono e) Potássio f) Oxigênio Dê o nº de prótons, elétrons e nêutrons dos seguintes elementos químicos: Exemplo: Nº de prótons = Z (nº atômico) = 9 Nº de elétrons = Nº de prótons = 9 Nº de nêutrons = A – Z = 19 – 9 = 10 Nº de prótons = Z (nº atômico) Nº de elétrons = Nº de prótons Nº de nêutrons = A - Z F 9 19,0 17/02/2017 9 17 Utilizando a tabela periódica, resolva o desafio 1. Determine o nome, os nº de prótons, elétrons e nêutrons, a massa atômica e o número atômico dos seguintes elementos químicos: a) Sb b) Hg c) Au d) Cs e) Fe f) In g) Mg h) Ca 2. Quais são as colunas e períodos de todos os elementos citados no primeiro desafio? 18 A cada elemento é atribuído um símbolo Consiste de uma ou duas letras derivadas do nome latino ou inglês do elemento. 17/02/2017 10 O sistema de numeração dos grupos da tabela periódica, União usados atualmente, são recomendados pela Internacional de química Pura e Aplicada (IUPAC). A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 a 18, começando a numeração da esquerda para a direita, sendo o grupo: 1, o do hidrogênio e dos metais alcalinos ; 2, dos metais alcalino-terrosos; 13, dos elementos representativos da família do Boro (B); 14, da família do Carbono (C); 15, da família do Nitrogênio (N). 16, da família dos calcogênios; 17, da família dos halogênios e 18, o dos gases nobres . 17/02/2017 11 Os elementos dos grupos A são chamados representativos. Os metais das famílias B são chamados METAIS DE TRANSIÇÃO, sendo: Os Lantanídeos e Actnídeos, os metais de transição interna. Os demais, metais de transição externa. Oficialmente, são conhecidos hoje 115 elementos químicos, dos quais 88 são naturais (encontrados na natureza) e 27 artificiais (produzidos em laboratório); estes últimos podem ser classificados em: cisurânicos — apresentam número atômico inferior a 92, do elemento urânio, e são os seguintes: tecnécio (Tc), astato (At), frâncio (Fr), promécio (Pm); transurânicos — apresentam número atômico superior a 92 e são atualmente em número de 23. 17/02/2017 12 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA E POSIÇÃO NA TABELA PERIÓDICA Ordemcrescente de energia nos subníveis 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 17/02/2017 13 Figura. Níveis e subníveis de energia. F o n te : U s b e rc o , J .; S a lv a d o r, E . Q u ím ic a , 5 ª. e d .r e fo rm ., S ã o P a u lo :S a ra iv a , 2 0 0 2 , p .6 4 -6 7 25 • Modelo atômico de Niels Böhr Níveis e subníveis energéticos núcleo Camadas ou níveis Níveis de Energia Nome da Camada n° máximo elétrons 1° K 2 2° L 8 3° M 18 4° N 32 5° O 32 6° P 18 7° Q 8 Subnível s p d f n° máx. de e- 2 6 10 14 Distribuição eletrônica de 26Fe e 26Fe 2+ 26Fe = 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 26Fe 2+ (- 2e-) = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 26 Diagrama de Linus Pauling Transferência de e- camada mais externa do átomo: CAMADA DE VALÊNCIA Energia crescente: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d 17/02/2017 14 ÍONS E COMPOSTOS IÔNICOS 27 Átomos podem perder ou ganhar elétrons ÍONS Íon (+) CÁTION Íon (-) ÂNION Átomos podem perder ou ganhar mais de um elétron Cargas iônicas, representadas por índice superior Nos CÁTIONS: +, 2+, 3+ Nos ÂNIONS: -, 2-, 3- ÍONS E COMPOSTOS IÔNICOS 28 Previsão das cargas iônicas Posição do elemento na Tabela Periódica Figura. Cargas de alguns íons encontrados em compostos comuns. F o n te : B R O W N , T . L ., L E M A Y , H . E ., B U R S T E N . B . E ., B U R D G E , J . R . Q u ím ic a u m a c iê n c ia c e n tr a l. 9 e d . S ã o P a u lo , P e a rs o n , 2 0 0 5 CÁTIONS ÂNIONS METAIS tendem a perder e- e NÃO METAIS tendem a ganhar e- 17/02/2017 15 Ligações químicas: transferência ou compartilhamento de e- Elementos buscam a estabilidade (regra do octeto) COMPOSTOS IÔNICOS: formados pela combinação de íons LIGAÇÃO IÔNICA (transferência de e-) Geralmente entre METAL + NÃO METAL 29 Na+ + Cl- NaCl Íon sódio Íon cloro Composto iônico (cloreto de sódio) Íons e compostos iônicos São ELETRICAMENTE NEUTROS (cargas positivas = cargas negativas) Portanto: - existe um Na+ para cada Cl- gerando NaCl - existe um Ba2+ para dois Cl- gerando BaCl2 Em geral, a carga de um íon torna-se o índice do outro (sem sinal): Mg2+ + N3- Mg3N2 íon magnésio íon nitrogênio Composto iônico (nitreto de magnésio) COMPOSTOS IÔNICOS 30 17/02/2017 16 H• + H• H H ou H H O O C ou O C O Ligação covalente Ligação covalente coordenada MOLÉCULAS E COMPOSTOS MOLECULARES Moléculas são reuniões de dois ou mais átomos ligados entre si (NÃO METAIS): Compartilhamento de e- Suas fórmulas químicas indicam quais átomos compõem a molécula e em qual proporção são encontrados. Exemplos: H2O, CO2, CO, CH4, H2O2, O2, O3 e C2H4. 31 COMPOSTOS: IÔNICOS X MOLECULARES IÔNICOS Formado por íons Combinam metais e não-metais Exemplos: NaCl, CaCl2 MOLECULARES Formado por moléculas Em geral, somente não-metais Exemplos: H2O; CH4 32 17/02/2017 17 DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA DISTRIBUIÇÃO ELETRÔNICA 17/02/2017 18 SUBNÍVEIS DE ENERGIA 17/02/2017 19 17/02/2017 20 17/02/2017 21 CARGA NUCLEAR EFETIVA PROPRIEDADES PERIÓDICAS As propriedades periódicas são aquelas que, à medida que o número atômico aumenta, assumem valores crescentes ou decrescentes em cada período, ou seja, repetem-se periodicamente. Exemplo: o número de elétrons na camada de valência. Outros exemplos: raio atômico, afinidade eletrônica, potencial de ionização, densidade, pontos de fusão e ebulição, eletronegatividade, entre outras. 17/02/2017 22 RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO ÁTOMO De maneira geral, para comparar o tamanho dos átomos, devemos levar em conta dois fatores: O tamanho do átomo é uma característica difícil de ser determinada, pois a eletrosfera de um átomo não tem fronteira definida. Caso os átomos comparados apresentem o mesmo número de níveis (camadas), devemos usar outro critério: RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO ÁTOMO 17/02/2017 23 17/02/2017 24 17/02/2017 25 Como você explica o decréscimo moderado do raio atômico, observado no quarto, quinto e sexto períodos? Efeito de blindagem Força de atração entre a carga do núcleo e os elétrons das camadas mais externas sofrerem um enfraquecimento devido à presença dos elétrons das camadas mais internas. 17/02/2017 26 Os cátions deixam vago o orbital mais volumoso e são menores do que os átomos que lhes dão origem. Os ânions adicionam elétrons ao orbital mais volumoso e são maiores do que os átomos que lhe dão origem. Tendência dos tamanhos dos íons cátion < neutro < ânion Tendência dos tamanhos dos íons 17/02/2017 27 E para espécies isoeletrônicas, o raio é igual??? 12Ca2+ 11Na+1 10Ne 9F - ENERGIA DE IONIZAÇÃO 17/02/2017 28 Ao retirarmos o primeiro elétron de um átomo, ocorre uma diminuição do raio. Por esse motivo, a energia necessária para retirar o segundo elétron é maior. 17/02/2017 29 Variações nas energias de ionização sucessivas Há um acentuado aumento na energia de ionização quando um elétron mais interno é removido. ELETROAFINIDADE 17/02/2017 30 ELETRONEGATIVIDADE Considerações finais https://www.youtube.com/watch?v=S-p-Hwg_V1c
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