AP1 Tópico 02 Tabela Periodica

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Tabela Periódica: Características e Propriedades
Prof: Milton Ferreira
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BEM-VINDOS AO REINO PERIÓDICO.
 Esta é uma terra de fantasia,mas está mais próxima da realidade do que parece.Este é o reino dos elementos químicos, as substâncias a partir das quais tudo é tangível e feito.Não é um país muito grande pois consiste de um pouco mais de uma centena de regiões, mas ainda assim é responsável por tudo que constitui nosso mundo.
ATKINS,P.W.1996
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Sempre foi preocupação dos cientistas organizar os resultados obtidos experimentalmente de tal maneira que semelhanças, diferenças e tendências se tornassem mais evidentes. 
Isto facilitaria previsões a partir de conhecimentos anteriores.
Um dos recursos mais usados em Química para atingir essa finalidade é a tabela periódica. 
Foi somente em 1869 que surgiu uma tabela que atendia as necessidades dos químicos e que se tornou a base da tabela atual.
Foi proposta por Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907) que organizada os elementos em linhas verticais, os grupos ou famílias.
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O PRINCÍPIO.....
Dos atuais 118 elementos químicos conhecidos,cerca de 60 já haviam sido isolados e estudados em 1869,quando o químico russo Dmitri Mendeleev se destacou na organização metódica desses elementos.
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MENDELEEV listou os elementos e suas propriedades em cartões individuais e tentou organizá-los de diferentes formas à procura de padrões de comportamento.
A solução foi encontrada quando ele dispôs os cartões em ordem crescente da massa atômica. 
Porém,em 1913, Moseley descobriu o número atômico Z e ficou determinado que os elementos deveriam obedecer a uma ordem crescente de número atômico e não de massa atômica.
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
MASSA ATÔMICA CRESCENTE
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Com a descoberta de MOSELEY a tabela passou a ser organizada com a disposição dos elementos em ordem crescente de número atômico e assim foi enunciada a lei periódica dos elementos:
AS PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS SÃO FUNÇÕES PERÍÓDICAS DE SEUS NÚMEROS ATÔMICOS
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
Ordem crescente de Z
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O princípio de construção da tabela periódica atual está baseado em que as semelhanças nas propriedades químicas dos elementos são justificadas pelas semelhanças de suas eletrosferas.
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São sete e horizontalmente dispostos.
Elementos pertencentes a um mesmo
período, apresentam igual número
de camada
PERÍODOS
REPRESENTATIVOS
TRANSIÇÃO SIMPLES
TRANSIÇÃO INTERNA
Lei de Moseley: os elementos se encontram em 
ordem crescente de seus números atômicos
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SUBNÍVEIS
TRANSIÇÃO SIMPLES
s1
s2
p1
p2
p3
p4
p5
p6
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d9
f1
f2
f3
f4
f5
f6
f7
f8
f9
f10
f11
f12
f13
f14
d1
TRANSIÇÃO INTERNA
REPRESENTATIVOS
TRANSIÇÃO INTERNA
REPRESENTATIVOS
TRANSIÇÃO SIMPLES
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L 2
M 3
N 4
O 5
P 6
Q 7
(n)
1A
Metais Alcalinos
ns1
1e-
+1
2A
Alcalinos Terrosos
ns2
2e-
+2
3A
Grupo do Boro
ns2 
np1
3e-
+3
4A
Grupo do Carbono
ns2 
np2
4e-
±4
5A
Grupo do Nitrogênio
ns2 
np3
5e-
- 3
6A
Calcogênios
ns2 
np4
6e-
- 2
7A
Halogênios
ns2 
np5
7e-
- 1
O
Gases Nobres
ns2 
np6
8e-
0
REPRESENTATIVOS
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Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(19e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
1A
 Metais Alcalinos 
ns1
1e-
(3e-) 1s2 2s1
(11e-) 1s2 2s2 2p6 3s1
(37e-) 1s2 .... 4s2 3d10 4p6 5s1
(55e-) 1s2 .... 5s2 4d10 5p6 6s1
(87e-) 1s2 .... 6s2 4f14 5d10 6p6 7s1
+1
*
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Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(20e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
 Metais Alcalinos Terrosos 
(4e-) 1s2 2s2
(12e-) 1s2 2s2 2p6 3s2
(38e-) 1s2 .... 4s2 3d10 4p6 5s2
(56e-) 1s2 .... 5s2 4d10 5p6 6s2
(88e-) 1s2 .... 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2
2A
ns2
2e-
+2
*
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3A
ns2
3e-
np1
(5e-) 1s2 2s2 2p1
(13e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
(49e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p1
(81e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p1
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(31e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p1
 Grupo do Boro 
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(6e-) 1s2 2s2 2p2
(14e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
(50e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p2
(82e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p2
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(32e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p2
 G. do Carbono 
4A
ns2
4e-
np2
*
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(7e-) 1s2 2s2 2p3
(15e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
(51e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p3
(83e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p3
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(33e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p3
 G. do Nitrogênio 
5A
ns2
5e-
np3
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(8e-) 1s2 2s2 2p4
(16e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
(52e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p4
(84e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p4
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(34e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p4
CALCOGÊNIOS 
6A
ns2
6e-
np4
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(9e-) 1s2 2s2 2p5
(17e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
(53e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p5
(85e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p5
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
(35e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p5
HALOGÊNIOS 
7A
ns2
7e-
np5
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Neônio (10e-) 1s2 2s2 2p6
 Argônio (18e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Xenônio (54e-) 1s2 ...4p6 5s2 4d10 5p6
Radônio (86e-) 1s2 ...5p6 6s2 4f14 5d10 6p6
Elementos pertencentes a uma mesma família ou grupo apresentam propriedades semelhantes
Kriptônio (36e-) 1s2...3p6 4s2 3d10 4p6
GASES NOBRES 
O
ns2
8e-
np6
Hélio (2e-) 1s2
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TRANSIÇÃO SIMPLES
TRANSIÇÃO INTERNA
ns2 (n -1) d1 a 10
(n)
N
O
P
Q
4s2 3d1 a 10
5s2 4d1 a 10
6s2 5d1 a 10
7s2 6d1 a 10
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
d9
ns2(n-2) f1a14
4f
5f
f1
f2
f3
f4
f5
f6
f7
f8
f9
f10
f11
f12
f13
f14
d1
L A N T A N Í D I O S
A C T I N Í D I O S
Elementos 104 a 109 tiveram nomencla-
tura definida pela IUPAC em 20/02/97
Rf -Rutherfórdio(104) Db -Dubnio(105)
Sg -Seaborguio(106) Bh -Bóhrio(107)
Hs -Hássio(108) Mt -Meitnério(109)
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O número da família dos elementos de transição é obtido a partir da soma dos elétrons do subnível “d” da penúltima camada com os do subnível S da última camada.
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Aplicações da Tabela Periódica
São muito úteis para se preverem as características e tendências dos átomos. Permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou entender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes. Permite prever propriedades como eletronegatividade, raio iônico, energia de ionização. Dá, enfim, fazer inferências químicas plausíveis. 
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Classificação dos Elementos
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Frases da Tabela Periódica
Familia 1A (Metais Alcalinos):
Elementos: H – Li – Na – K – Rb – Cs - Fr 
Frase: HLiNaK RouBou o Césio de Francio
Familia 2A (Metais Alcalinos Terrosos):
Elementos: Be – Mg – Ca – Sr – Ba - Ra 
Frase: Bela Margarida Casou-se com o Sr BaRao
Familia 3A (Família do Boro):
Elementos: B – Al – Ga – In – Tl
Frase: Belas Aluninhas Gatinhas Indo Telefonar
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Frases da Tabela Periódica
Família 4A (Família do Carbono):
Elementos: C – Si – Ge – Sn – Pb 
Frase: Comi Siri Gelado Sem nenhum Problema
Família 5A (Família do Nitrogênio):
Elementos: N – Pb – As – Sb – Bi 
Frase: Não Posso Assaltar Sambista de Bicicleta
Família 6A (Família dos Calcogênios):
Elementos: O – S – Se – Te – Po
Frase: O S Se Te Poloneses
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Frases da Tabela Periódica
Família 7A (Família dos Alogênios):
Elementos: F – Cl – Br – I – At 
Frase: FolClore Brasileiro I Arte
Família 8A (Família dos Gases Nobres):Elementos: He – Ne – Ar – Kr – Xe - Rn 
Frase:Helio Nem Arrumou Karona pra Xeretar Renata
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Características Gerais dos Elementos
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Obs. Os semimetais apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os ametais.
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Estrutura da Tabela Periódica
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 Existência dos Elementos:
Elementos Naturais: Z  92
Elementos Artificiais: Z  92
Elementos Cisurânicos: Tecnécio – Tc e Promécio - Pm
Classificação dos Elementos Artificiais:
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Enriquecimento de Urânio
 Urânio enriquecido, Urânio-235 ou abreviadamente U-235 é o tipo de urânio no qual a composição é percentualmente enriquecida, através do processo de separação, pelo Isótopo Urânio-235. O urânio encontrado na natureza sob a forma de dióxido de urânio ((UO2), é composto de 99,284% do isótopo U-238, apenas 0,711% de sua massa é composta pelo isótopo U-235. Porém o U-235 é o único isótopo existente na natureza (em proporções significativas) capaz de Fissão por Nêutrons termais.
 O urânio enriquecido é um componente que se tem maior cuidado no manuseio em todos dos reatores nucleares e bombas atômicas. A Agencia Internacional de Energia Atômica tenta monitorar e controlar a produção e destino do urânio enriquecido com os fins de assistir a geração de energia atômica para fins pacíficos e impedir a utilização do combustível físsil em aparatos bélicos.
 Acredita-se que os estoques mundiais de U-235 altamente enriquecido estejam na casa das duas mil toneladas, em sua maioria para utilização em dispositivos bélicos, propulsão naval e, em menor parte, para reatores experimentais e pesquisas.
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Enriquecimento de Urânio
Inicialmente, o urânio é extraído de pedreiras ou de minas. Ele não é encontrado em sua forma natural, mas misturado a outros elementos diferentes. O mineral bruto contém apenas 0,3% de urânio.
Em seguida, o urânio é separado dos outros elementos minerais e o que sobra é o óxido de urânio, conhecido como "yellow cake" ("bolo amarelo", em tradução literal). Depois, o óxido de urânio é convertido em um composto gasoso, o hexafluorido de urânio.
Para ser enriquecido e transformado em combustível, o hexafluorido de urânio é processado em centrífugas nucleares. 
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Enriquecimento de Urânio
 O gás é submetido a rotação em velocidades extremas. Os átomos de urânio mais pesados (U-238) se concentram abaixo da centrífuga, e os mais leves (U-235) ficam acima. O gás recuperado no centro é enviado para uma nova centrífuga, que repete o processo sucessivamente, aumentando o grau de concentração de urânio. As usinas que fazem esse processo possuem milhares de centrífugas.
 Para alimentar um reator nuclear de uso civil, é necessário que a taxa de enriquecimento de urânio esteja entre 3% e 5%. Para construir uma bomba atômica, é necessário ter urânio enriquecido em ao menos 90%.
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Apresenta propriedades muito particulares e muito diferentes em relação aos outros elementos.
 Por exemplo, tem apenas 1 elétron na camada K (sua única camada) quando todos os outros elementos têm 2.
Compreende em até 75% de toda a matéria existente no universo e é a principal fonte de energia das estrelas a partir de reações de fusão nuclear.
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Apresentam brilho quando polidos;
 Sob temperatura ambiente, apresentam-se no estado sólido, a única exceção é o mercúrio, um metal líquido;
 São bons condutores de calor e eletricidade;
 São resistentes maleáveis e dúcteis 
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Correspondem a 4,16% da crosta terrestre,sendo cálcio e magnésio os mais abundantes;
O rádio é raro e muito instável (radioativo);
Por serem muito reativos não se encontram isolados,mas combinados,principalmente na forma de silicatos,carbonatos e sulfatos;
Ex: O magnésio é facilmente moldável e é utilizado na fabricação de ligas metálicas;
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Existem nos estados sólidos (iodo, enxofre, fósforo, carbono) e gasoso (nitrogênio, oxigênio, flúor); a exceção é o bromo, um não-metal líquido;
 não apresentam brilho, são exceções o iodo e o carbono sob a forma de diamante;
 não conduzem bem o calor a eletricidade, com exceção do carbono sob a forma de grafite;
Geralmente possuem mais de 4 elétrons na última camada eletrônica, o que lhes dá tendência a ganhar elétrons, transformando-se em íons negativos (ânions) 
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Elementos químicos que dificilmente se combinam com outros elementos – hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio.
 Possuem a última camada eletrônica completa, ou seja, 8 elétrons. A única exceção é o hélio, que possui uma única camada, a camada K, que está completa com 2 elétrons.
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APLICAÇÕES DE ALGUNS ELEMENTOS:
Lantânio-Pedra para isqueiro;
Zircônio-revestimento para metais;
Ítrio-filtro para radar,lente para câmera fotográfica ;
Titânio-pino para fratura;
Manganês –trilho,cofre;
Cobalto-lâmina de barbear,imã permanente;
Níquel-moeda;talheres,ouro branco;
Cádmio- parafusos,proteção anti-corrosiva;
Potássio-adubo químico;
Gálio-tela de televisão;
Bromo-gás lacrimogêneo,anti-chamas,papel fotográfico, filme fotográfico; 
 
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Elementos essenciais à vida
Os organismos vivos, como qualquer matéria presente na terra ,são formados por átomos de ocorrência natural.
Dos 90 elementos naturais,apenas 25 são essenciais nos organismos vivos e desses 25,somente 4 (H,C,N e O) perfazem 99,3% de todos os átomos de nosso corpo. 
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Propriedades dos Elementos
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Definição: São as propriedades que variam em função dos números atômicos dos elementos.
Podem ser de dois tipos:
 Aperiódicas: São as propriedades cujos valores aumentam ou diminuem continuamente com o aumento do número atômico.
 Periódicas: São as propriedades que oscilam em valores mínimos e máximos, repetidos regularmente com o aumento do número atômico. 
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Propriedades Aperiódicas
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Exemplos:
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Propriedades Periódicas
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 RAIO ATÔMICO:
 Cresce com o aumento do número de camadas.
 Quando o número de camadas é igual , diminui com o aumento do número atômico.
He
Fr
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Raio Atômico
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Carga Nuclear Efetiva (Zef)
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Raio Atômico - Blindagem
Na série dos elementos de transição, o decréscimo do raio atômico é moderado em relação à dos representativos. A estruturação da configuração eletrônica dos elementos de transição é caracterizada pelo aumento gradual de elétrons na segunda camada externa (n -1)d , e não na camada de valência, n. Uma vez que os elétrons são colocados entre o núcleo e a camada de valência, eles protegem parcialmente os elétrons da camada de valência da força de atração exercida pelo núcleo. Esse efeito, chamado de efeito de blindagem, reduz a carga nuclear efetiva, mantendo os elétrons de valência do átomo. 
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Propriedades Periódicas
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X(g) + Energia  X+(g) + e- (endotérmica) 
POTENCIAL OU ENERGIA DE IONIZAÇÃO: é a energia necessária para retirar um elétron do átomo no seu estado gasoso
E1 > E2
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Propriedades Periódicas
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SEGUNDO POTENCIAL DE IONIZAÇÃO:
Ca(g) + E1  Ca+(g) + e-
Ca+(g) + E2  Ca+2(g) + e-
Ca+2(g) + E3  Ca+3(g) + e-
Obs. Os gases nobres por terem uma configuração eletrônica estavel dificilmente perdem elétrons e ao serem comparados com outros elementos eles sempre terão o maior potencial de ionização, portanto não dependem do raio atômico. 
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Energia de Ionização
Particularidades - I
O boro, por exemplo, tem energia de ionização menor do que a do berílio. Esta irregularidade pode ser explicada da seguinte maneira: no boro, o elétron a ser removido está no orbital 2p, enquanto que no berílio está no orbital 2s. Um elétron 2s está mais firmemente preso ao núcleo do que um elétron 2p, o que conduz à menor energia de ionização do boro, mesmo com maior carga nuclear. Além disso, os elétrons2s do boro podem blindar parte dessa carga do seu elétron 2p. 
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Energia de Ionização
Particularidades - II
No caso do oxigênio, a primeira energia de ionização é mais baixa do que o esperado, porque o elétron é removido de um orbital 2p que contém um segundo elétron. Dois elétrons ocupando um mesmo orbital repelem-se com maior intensidade do que se estivessem em orbitais diferentes. A repulsão inter-eletrônica facilita a remoção do elétron. No átomo de nitrogênio não há tal repulsão. 
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Propriedades Periódicas
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AFINIDADE ELETRÔNICA: É a energia liberada quando um átomo ganha um elétron, no estado gasoso.
Observações:
1) A afinidade eletrônica numericamente é igual ao potencial de ionização.
2) Os gases nobres apresentam afinidade eletrônica igual a zero. 
X(g) + e-  X-(g) + Energia (exotérmica)‏
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Propriedades Periódicas Especiais
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Densidade: relação entre a massa e o volume.
Obs. O Ósmio é o elemento mais denso. 
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Propriedades Periódicas Especiais
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Ponto de Fusão e Ebulição:
Observações:
1) O elemento de maior ponto de fusão é o Carbono - C, este não obedece a regra de posicionamento na tabela.
2) O elemento de maior ponto de ebulição é o Tungstênio - W.
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Propriedades Periódicas
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RESUMO GERAL:
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1- Julgue os itens seguintes: 
 (01) Num mesmo grupo periódico, de cima para baixo, aumenta a carga nuclear dos elementos.
 
 (02) Elementos químicos situados num mesmo período apresentam propriedades químicas diferentes.
 (04) Os elementos do grupo 2A da tabela periódica apresentam 2 elétrons de valência, sendo denominados Calcogênios.
 (08) O elemento que apresenta configuração eletrônica 5d3 para seu subnível mais energético, é de transição interna.
 (16) O mercúrio é o único metal líquido á temperatura ambiente.
Exercícios
V
V
F
F
V
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 2) Se a distância interatômica do Br2 for de 228 pm, qual o raio do Br? Com esta estimativa, e com a feita para o Cl, mencionada abaixo, estime a distância entre os átomos no BrCl (Dados: Cl2 = 200 pm).
Raio do Br: 114 pm; BrCl: 214 pm 
3) Compare os três elementos C, O e Si.
a) Coloque os elementos na ordem dos raios atômicos crescentes.
b) Qual dentre eles, tem maior energia de ionização?
c) Qual tem afinidade ao elétron mais positiva?
a) O<C<Si. 
b) Si < C < O 
c) Si<C<O
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4) A Tabela 1 mostra o valor do raio atômico de elementos do 2o período. Por que o Fluor, embora tenha 9 elétrons e 9 prótons, é menor que o Lítio, com apenas 3 elétrons e 3 prótons?
Tabela 1.Raios atômicos de elementos do segundo período
Devido a maior carga nuclear efetiva do átomo de F, maior atração pelos elétrons. 
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5) Indique a família e o período na tabela periódica dos seguintes elementos genéricos:
X: [Ar] 4s2 3d10 4p6 5s2 
b) Y: [Ne] 3s2 3p4 
c) Z: [Ar] 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 
d) A: [Ar] 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5 
e) B: [Kr] 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3 
38Sr: Família IIA, 5º Período 
16S: Família VIA, 3º Período 
53I: Família VIIA, 5º Período 
43Tc: Família VIIB, 5º Período 
59Pr: Família IIIB, 6º Período