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Resumo de química Assunto: tabela periódica 1030 - ALVES FERNANDES 1.1) INTRODUÇÃO A tabela periódica foi criada com o intuito de se organizar os elementos químicos até então conhecidos de forma que se agrupassem de acordo com as suas semelhanças apresentadas. Muitos foram os cientistas que tentaram realiza esse feito. No fim destas tentativas, Moselay foi o primeiro a conseguir determinar os números atômicos dos elementos com precisão e consequentemente a sua Lei da Periodicidade. A partir da qual configurou a Tabela Periódica em ordem crescente de números atômicos. 1.2) O ESTUDO DA TABELA PERIÓDICA 1.2.1) A Apresentação da Tabela Periódica Cada quadro da tabela fornece os dados referentes ao elemento químico: símbolo, massa atômica, número atômico, nome do elemento, elétrons nas camadas e se o elemento é radioativo. As filas horizontais são denominadas períodos. Neles os elementos químicos estão dispostos na ordem crescente de seus números atômicos. O número da ordem do período indica o número de níveis energéticos ou camadas eletrônicas do elemento. A tabela periódica apresenta sete períodos: 1º período - Camada K 2º período - Camada L 3º período - Camada M 4º período - Camada N 5º período - Camada O 6º período - Camada P 7º período - Camada Q As colunas verticais constituem as famílias ou grupos, nas quais os elementos estão reunidos segundo suas propriedades químicas. Os átomos de uma família apresentam: a mesma configuração eletrônica na última (camada de valência); propriedades químicas semelhantes. As famílias ou grupos vão de 1 a 18. Algumas famílias possuem nome, como por exemplo: 1 – alcalinos - IA 2 – alcalinos terrosos - IIA 13 – família do boro - IIIA 14 – família do carbono - IVA 15 – família do nitrogênio - VA 16 – família dos calcogênios - VIA 17 – família dos halogênios - VIIA 18 – gases nobres - Zero Da família 1 e 2 e 13 até 18 chamamos de elementos representativos. Para os Elementos Representativos, o nº do Grupo representa o nº de elétrons da última camada (camada de valência). OBS: O elemento químico Hidrogênio (H) é representado na coluna IA por apresentar 1 elétron no subnível s de sua camada de valência (1s 1 ), porém não faz parte da família dos metais alcalinos, porque apresenta propriedades químicas diferentes. Da família do 3 até 12 chamamos de elementos de transição. Os elementos que ficam na série dos lantanídeos e actinídeos são os elementos de transição. Como eles estão no grupo 3, como se estivessem numa “caixinha” para dentro da tabela, são chamados de elementos de transição interna. E os demais são chamados de elementos de transição externa. Elementos químicos artificiais: Após o elemento urânio (92U), todos os elementos químicos situados na Tabela Periódica são artificiais, ou seja, não existem no nosso planeta e são produzidos em laboratório: são os elementos transurânicos. Com número atômico inferior a 92, temos alguns poucos elementos artificiais: frâncio (87Fr), astato (85At), tecnécio (43Tc) e promécio (61Pm). Tais elementos são denominados cisurânicos. Elementos radioativos: Os elementos cujos isótopos mais abundantes são radioativos encontram-se, na tabela, do polônio em diante. 1.2.2) Metais, Ametais, Gases Nobres e suas principais características Metais --- Ametais --- Gases nobres Características dos metais: -Eletropositivos -Sólidos; exceto o Hg (25°C, 1atm); -Brilho característico; -Dúcteis (fios); -Maleáveis (lâminas); -São bons condutores de calor e eletricidade. Características dos ametais: -Eletronegativos; -Quebradiços; -Opacos; -Formam Compostos Covalentes (moleculares); - São Péssimos Condutores de Calor e Eletricidade (exceção para o Carbono). Características dos gases nobres: -Formam moléculas monoatômicas; -São inertes, mas podem fazer ligações apesar da estabilidade (em condições especiais); -São sete: hélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (kr), xenônio (Xe), radônio (Rn) e ununóctio (Uuo) 1.2.3) A Localização dos Elementos na Tabela Elementos de Transição: são os elementos que ocupam as colunas “B”. Seus últimos elétrons entram no subnível d. O número da coluna é dado pela soma dos elétrons de s do último nível com os elétrons de d do penúltimo nível, observando-se que, se a soma for superior a 8, teremos: 8 (coluna 8B primeira fila), 9 (coluna 8B segunda fila), 10 (coluna 8B terceira fila), 11 (coluna 1B) e 12 (coluna 2B). Transição Interna: são os elementos que ocupam o 6º e o 7º período da coluna 3B. Seus últimos elétrons entram no subnível f (se em 4f, lantanídeos e, se em 5f, actinídeos). Ex: Pr (Z=59) - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 4f2 (6º período, lantanídeo) Elementos representativos: Configuração geral: s 1 s 2 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6 f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 ( A configuração da Tabela Periódica pela camada de valência) OBS: O hélio (He) é um gás nobre, porém termina com 1s 2 . OBS: Para determinar a localização do elemento não podemos esquecer do diagrama de Paulling: 1.2.3) Propriedades Periódicas e Aperiódicas Muitas propriedades dos elementos químicos vaiam periodicamente ao longo da Tabela periódica. São as chamadas Propriedades Periódicas. As propriedades periódicas podem ser: raio atômico, volume atômico, densidade absoluta, eletronegatividade, eletropositividade, eletroafinidade. Esse fato obedece a Lei da Periodicidade de Moseley: “Muitas propriedades físicas e químicas dos elementos variam periodicamente na sequência de seus números atômicos.” Para as propriedades onde os valores só aumentam com o número atômico e outras onde os valores só diminuem chamamos de Propriedades Aperiódicas. São propriedades aperiódicas, o calor específico. a) Raio Atômico O raio atômico (r) é a metade da distância internuclear mínima (d) que dois átomos desse elemento podem apresentar, sem estarem ligados quimicamente. Em uma família, da tabela periódica, o raio atômico aumenta de cima para baixo e no período aumenta da direita para esquerda. Para esta regra não é admitido os gases nobres, já que possuem o maior raio atômico em cada período. Observando a tabela periódica, podemos verificar que o frâncio (Fr) tem maior raio atômico. Se o átomo se transforma em íon cátion ou ânion, o seu raio sofre alteração. - o raio do átomo é sempre maior que o raio do seu íon cátion porque perde elétrons. - o raio do átomo é sempre menor que o raio do seu íon ânion porque ganha elétrons. b) Volume Atômico Volume atômico é a relação entre a massa de uma quantidade de matéria (1 mol = 6,02.1023 átomos ) e a densidade da substância simples formada por esse elemento na fase sólida. Não é o volume de um átomo, mas de um conjunto de átomos. No volume atômico influi não só o volume de cada átomo, como também o espaçamento que existe entre esses átomos. Na tabela periódica, os valores do volume atômico aumentam de cima para baixo nas famílias e em um período, do centro para as extremidades da tabela. c) Densidade Absoluta Densidade ou Massa Específicaé a relação entre a massa (m) de uma substância e o volume (V) ocupado por essa massa. Esta variação, no estado sólido é uma propriedade periódica. Na tabela periódica, os valores de densidades aumentam, nas famílias de cima para baixo e nos períodos, das extremidades para o centro. Desta forma, pode-se notar que os elementos mais densos estão no centro e na parte de baixo da tabela periódica. Exemplos: - Os (ósmio) – d=22,5g/mL - Ir (irídio) – d=22,4g/mL d) Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição Ponto de Fusão é a temperatura onde a matéria passa da fase sólida para a fase líquida. Ponto de Ebulição é a temperatura onde a matéria passa da fase líquida para a gasosa. Na tabela periódica, os valores de PF e de PE variam numa família, à esquerda da tabela, aumenta de baixo para cima e à direta da tabela, aumenta de cima para baixo. Nos períodos, aumenta das extremidades para o centro. Na tabela periódica há elementos de diferentes estados físicos. - fase gasosa: H, N, O, F, Cl, Ne, Ar, Kr, Xe, RN - fase líquida: Hg e Br - fase sólida: demais elementos O carbono (C) é uma exceção para esta regra. Possui PF igual a 3800°C. O tungstênio (W) é o metal com maior PF, 3422°C, sendo utilizado em filamentos de lâmpadas incandescentes. e) Potencial (Energia) de Ionização É a energia mínima necessária para “arrancar” um elétron de um átomo isolado no seu estado gasoso. O primeiro potencial de ionização é considerado o mais importante porque é a energia necessária para “arrancar” o primeiro elétron da camada mais externa do átomo. O potencial de ionização é uma propriedade periódica, que na tabela periódica, se comporta exatamente ao contrário do raio atômico. Quanto maior o raio atômico, menor a atração do núcleo com o seu elétron mais afastado. Então é mais fácil de “arrancar” o elétron. Consequentemente é menor a energia de ionização. O potencial de ionização aumenta, nas famílias de baixo para cima e nos períodos da esquerda para a direita. f) Eletronegatividade É a tendência que um átomo tem de atrair elétrons. É muito característico dos não- metais. A eletronegatividade aumenta conforme o raio atômico diminui. Quanto maior o raio atômico, menor será a atração do núcleo pelos elétrons mais afastados e, então, menor a eletronegatividade. Na tabela periódica, os gases nobres não são considerados, já que não tem tendência a ganhar ou perder elétrons. Já estão estabilizados. A eletronegatividade aumenta nas famílias, de baixo para cima e nos períodos da esquerda para a direita. O elemento mais eletronegativo é o flúor (F), com valor de eletronegatividade 3,98. g) Eletropositividade É a tendência que um átomo tem de perder elétrons. É muito característico dos metais. É o inverso da eletronegatividade. A eletropositividade aumenta conforme o raio atômico aumenta. Quanto maior o raio atômico, menor será a atração do núcleo pelo elétron mais afastado, maior a facilidade do átomo em doar elétrons, então, maior será a eletropositividade. Os gases nobres também não são considerados, por conta da sua estabilidade. A eletropositividade aumenta nas famílias, de cima para baixo, e nos períodos, da direita para a esquerda. O elemento mais eletropositivo é o frâncio (Fr), que possui eletronegatividade 0,70. h) Eletroafinidade ou Afinidade Eletrônica É a quantidade de energia liberada quando um átomo isolado no seu estado fundamental (fase gasosa) recebe 1é. Um átomo isolado no seu estado fundamental pode receber 1é, transformando-se em um ânion. Isso pode levar ao átomo um estado de maior estabilidade e então ocorre a liberação de energia. A afinidade eletrônica aumenta conforme o raio atômico diminui. É importante para os não-metais. Os elementos mais eletroafins são os halogênios e o oxigênio. A eletroafinidade, na tabela periódica, aumenta nas famílias de baixo para cima e nos períodos da esquerda para a direita. Exemplo de propriedade aperiódica: i ) Calor Específico É uma propriedade aperiódica. O calor específico do elemento no estado sólido sempre diminui com o aumento do número atômico. O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a 1°C a temperatura de 1g do elemento. (Configuração da tabela periódica atual) EXERCÍCIOS RECOMENDADOS: PÁGINA 89/90 – APROFUNDANDO SEU CONHECIMENTO: TUDO PÁGINA 96/98 – TESTANDO SEU CONHECIMENTO: TUDO VALEU, ESPERO QUE GOSTEM .... ALVES FERNANDES, 1030
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