Tabela Periódica

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Tabela Periódica 
e 
Periodicidade Química 
Prof. Fernando R. Xavier 
UDESC 2013 
P 
Ge 
Au 
P 
Ge 
Au 
Histórico 
• Alguns elementos químicos já eram conhecidos desde a antiguidade... 
 Ex: Au, Ag, Sn, Cu, Pb e Hg... 
É fato que... 
Mas... 
• A primeira descoberta científica de um elemento químico foi em 1669, 
quando o alquimista Henning Brand isolou uma amostra de fósforo partindo-
se da urina humana. 
E passados cerca de 200 anos... 
60 elementos isolados !!! 
P 
Ge 
Au 
Histórico 
Pergunta: Como organizar os elementos químicos?! 
• Os cientistas adoram organizar coisas!!! 
Resposta: De tal maneira que as semelhanças e diferenças entre eles 
tornem-se evidentes. Assim, isso poderia ainda facilitar a descoberta de 
novos elementos. 
Os cientistas começaram a determinar as propriedades físicas e 
químicas de cada elemento conhecido e, com base nisso, tentaram 
criar grupos específicos de elementos. 
P 
Ge 
Au 
Histórico 
• No início do séc. XIX John Dalton criou uma lista de 
elementos com base em suas massas atômicas (mesmo 
errôneas). Os elementos eram simplesmente colocados em 
ordem crescente de massa. 
Estudou elementos com propriedades químicas 
parecidas (primeiramente Ca, Sr e Ba) e 
percebe a massa atômica do Sr é a média da 
massas atômicas do Ca e do Ba. 
Problema: Cl, Br e I tinham propriedades 
semelhantes porém massas muito diferentes! 
• 1829 – Johann Döbereiner 
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Histórico 
As tríades de Döbereiner 
E mais tarde... 
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Au 
Histórico 
O parafuso telúrico 
de Chancourtois 
• 1862 – Alexandre Chancourtois 
Porém... não funcionavam para todos os elementos conhecidos e a idéia não 
recebeu muita atenção. 
Era geólogo – e propôs que os elementos químicos 
conhecidos na época fossem colocados em linhas 
espirais em volta de um cilindro. 
• Telúrico  Relativo à Terra; 
• Dividido em 16 setores radialmente; 
• Elementos semelhantes em linha vertical; 
P 
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Au 
Histórico 
Lei das Oitavas de 
Newlands 
• 1864 – John Newlands – o músico 
Um amante da música – e propôs que os elementos 
químicos fossem colocados em linhas horizontais em 
grupos de 7 utilizando a periodicidade das notas 
musicais como base. 
• Desprezado pela comunidade científica; 
• Somente 20 anos depois, sua idéia de 
periodicidade foi reconhecida; 
• Foi um dos precursores das idéias de 
Mendeleev; 
P 
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Au 
Histórico 
• 1869 – Dmitri Mendeleev 
Teve a idéia de separar os elementos em linhas e 
colunas (famílias) segundo suas propriedades físico-
químicas e, em uma ordem crescente de massa 
atômica. 
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Au 
Histórico 
• O “insight” ... 
Mendeleev teve que deixar espaços vagos entre alguns elementos 
para que fossem respeitadas as propriedades dos elementos 
químicos. 
As lacunas eram elementos ainda não descobertos pelo homem!!! 
• A conclusão: 
Mendeleev fez estudos tão profundos 
que foi capaz de prever as 
propriedades físico-químicas de 
alguns elementos químicos 
desconhecidos. 
A estes elementos desconhecidos, 
Mendeleev adicionava o prefixo 
“eka” ao nome do elemento 
ligeiramente acima da lacuna. Ex.: 
eka-silício 
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Histórico 
• O “eka-silício” 
Propriedade Eka-silício (1871) Germânio (1886) 
Massa atômica 72 73,32 
Massa específica 5,5 5,47 
Volume atômico 13 cm3 13,22 cm3 
Cor cinzento cinzento-claro 
Calor específico 0,073 0,076 
Aquecimento ao ar Forma óxido branco Forma óxido branco 
Previsão das propriedades físico-químicas: 
• Primeira versão da Lei Periódica: 
“Algumas propriedades físico-químicas dos elementos vaiam 
periodicamente em função de suas massas atômicas.” 
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Au 
Histórico 
• A tabela periódica de Mendeleev – 1871 
• Um certo Lothar Meyer... 
Trabalhou independentemente na Alemanha e chegou a 
mesma conclusão que Mendeleev, publicando seus 
resultados antes mesmo do russo... 
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Histórico 
• Henry Moseley – 1913 
Através de estudos utilizando raios X, Moseley fez 
importantes descobertas com relação ao núcleo 
atômico e assim surgiu a idéia do número atômico (Z) 
que posteriormente foi associada ao número de 
prótons em um dado núcleo. 
Assim... Os experimentos comprovaram que era em 
função do número de prótons e não da massa atômica, 
que as propriedades dos átomos variavam. 
• Versão atual da Lei Periódica ou Lei de Moseley 
“Algumas propriedades físico-químicas dos elementos vaiam 
periodicamente em função de seus números atômicos (Z).” 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
• Niels Bohr 
Estabeleceu a relação entre a periodicidade das 
propriedades dos elementos e a semelhança de suas 
configurações eletrônicas. 
As posições dos elementos na tabela periódica são fornecidas pelas suas 
distribuições eletrônicas, principalmente das suas camadas de valência. 
• A forma longa da Tabela Periódica 
Logo... 
Apesar de 19 dos 118 elementos não seguirem a distribuição eletrônica 
regular de Linus Pauling, é esta a metodologia adotada atualmente para a 
montagem da tabela periódica moderna. 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
• A forma longa da Tabela Periódica 
Subnível mais energético: 
• “s” ou “p” – Elemento representativo (amarelo e verde); 
• “d” – Elemento de transição externa (laranja); 
• “f” – Elemento de transição interna (rosa); 
P 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
Elementos representativos: o número de elétrons de valência corresponde 
ao algarismo das unidades do grupo a que o elemento pertence. 
Configuração eletrônica: (nsX – bloco “s” ou ns2npX – bloco “p”) 
Exemplos: 
• 11Na – 1s
2 2s2 2p6 3s1 3s1 
elétron de valência 
Orbital “s” em preenchimento 
3º período 
• 34Se – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 
6 elétrons de valência 
Orbital “p” em 
preenchimento 
4º período 
4s24p4 
P 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
Elementos de transição (externa): são os grupos 3 a 12 da tabela. 
Possuem uma configuração eletrônica do tipo: (ns2(n-1)dX – bloco “d”) 
Exemplos: 
• 22Ti – 1s
2 2s2 2p6 3s23p6 4s2 3d2 
• 46Pd – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d8 
8 elétrons 
Orbital “d” em 
preenchimento 
5º período 
2 elétrons 
Orbital “d” em 
preenchimento 
4º período 
4s23d2 
5s24d8 
P 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
Exemplos: 
• 58Ce – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 6s2 4f2 
• 92U – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 6s2 4f14 5d106p6 7s2 5f4 
 
Elementos de transição (interna): são dentro do grupo 3 da tabela. 
Possuem uma configuração eletrônica do tipo: (ns2(n-2)fX – bloco “f”) 
2 elétrons Orbital “f” em 
preenchimento 
6s24f2 6º
 período 
7s2 5f4 
4 elétrons 
Orbital “f” em 
preenchimento 
7º período 
P 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
Os gases nobres: Possuem camadas eletrônicas completamente 
preenchidas - ns2np6 
Os gases nobres sob 
corrente elétrica 
P 
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Au 
Até 1986... 
Organização 
Períodos (1 até 7) 
Famílias (I até VIIA) – representativos 
 (I até VIIIB) – transição 
 
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Au 
A forma compacta da Tabela Periódica – Julho 2013 
P 
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Au 
As propriedades e a distribuição eletrônica 
•O futuro... 
P 
Ge 
Au 
O grupo 11... 
Não obedecem a distribuição eletrônica de Linus Pauling!!! 
Situação ideal: ns2(n-1)d9 
Orbital interno“d” ganha 
estabilidade se completamente 
preenchido 
Situação real: ns1(n-1)d10 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Variam em função do aumento de Z ao longo de cada período. 
• O raio atômico 
O raio atômico é a distância entre o centro de um átomo e os limites da sua 
eletrosfera. Determinado via técnica de difratometria de raios X – distância 
entre os núcleos. 
Z 
r 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
O aumento do raio atômico: 
 
No período: da direita para a esquerda; 
No grupo: de cima para baixo; 
Nro. de camadas 
 eletrônicas 
Carga nuclear 
efetiva (Zef) 
P 
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Au 
As propriedades periódicas 
A carga nuclear efetiva (Zef): é a força atrativa que o núcleo exerce 
sobre os e- da camada de valência. A Zef não é igual a carga nuclear total 
devido ao efeito de blindagem das camada eletrônicas interiores. 
Exemplo: Cálculo da Zef para o 2
o período. 
3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 
K 2 2 2 2 2 2 2 2 
L 1 2 3 4 5 6 7 8 
Zef 3-2=1 4-2=2 5-2=3 6-2=4 7-2=5 8-2=6 9-2=7 10-2=8 
Como aumento de Zef , ocorre uma maior atração do núcleo sobre os 
elétrons do último nível energético e assim o raio atômico diminui. 
P 
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Au 
As propriedades periódicas 
P 
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Au 
As propriedades periódicas 
• O raio atômico x raio iônico 
13Al – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p1 Zef = Z – S 
 13 – 10 = 3 
• Átomo – elétron = cátion (+) 
13Al
3+ – 1s2 2s2 2p6 Zef = Z – S 
 13 – 2 = 11 
Raio do Átomo > raio do cátion 
• Átomo + elétron = ânion (-) 
8O – 1s
2 2s2 2p4 Zef = Z – S 
 8 – 2 = 6 
8O – 1s
2 2s2 2p6 Zef = Z – S 
 8 – 2 = 6 
Raio do Átomo < raio do ânion 
A entrada de 2 e- não altera a 
Zef mas a repulsão eletrônica 
aumenta. 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• O raio atômico x Raio Iônico 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Íons isoeletrônicos 
Exemplo de série isoeletrônica: 13Al
3+, 12Mg
2+, 11Na
+, 10Ne, 9F
-, 8O
2- 
 
Todas as espécies químicas apresentam 10 e-. 
13Al
3+ Zef = Z – S = 13 – 2 = 11 
12Mg
2+ Zef = Z – S = 12 – 2 = 10 
11Na
+ Zef = Z – S = 11 – 2 = 9 
10Ne Zef = Z – S = 10 – 2 = 8 
9F
- Zef = Z – S = 9 – 2 = 7 
8O
2- Zef = Z – S = 8 – 2 = 6 
- - 
- - 
- 
- 
- - 
- 
- - - 
- - 
- 
- - 
- - 
- 
- 
- 
- 
- - 
- 
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- - - 
- 
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- 
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- 
- - 
- 
- 
- 
- - 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- - 
- - 
- - 
- - 
8 
9 
10 11 
12 
13 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
É a energia necessária para retirarmos 1 elétron de um átomo (ou 
íon) isolado no estado gasoso. 
• Energia (potencial) de ionização 
Al(g) + 1
a energia de ionização (6 eV)  Al+(g) + e
- 
Al+(g) + 2
a energia de ionização (18,8 eV)  Al2+(g) + e
- 
Al2+(g) + 3
a energia de ionização (28,4eV)  Al3+(g) + e
- 
13Al – 1s
2 2s2 2p6 3s2 3p1 
1a energia de 
ionização < 
2a energia de 
ionização < 
3a energia de 
ionização 
Ocorre redução do raio iônico e aumenta a atração nucleo-eletrosfera. 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Energia (potencial) de ionização 
Al3+(g) + 4
a energia de ionização (120 eV)  Al4+(g) + e
- 
<<< 3
a energia de 
ionização 
4a energia de 
ionização 
28,4 eV 120 eV 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Afinidade eletrônica ou eletrofinidade 
É a energia liberada quando um átomo neutro e isolado no estado 
gasoso captura um elétron. 
X(g) + e
-  X1-(g) + energia
 
• Exemplos: 
Cl(g) + e
-  Cl1-(g) + energia – processo exotérmico
 
Ar(g) + e
- + energia  Ar1-(g) – processo endotérmico
 
 
Qual a diferença ?! 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Afinidade eletrônica ou eletrofinidade 
O aumento da eletrofinidade: 
No período: da esquerda para a direita; 
No grupo: de baixo para cima; 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Eletronegatividade 
É a capacidade que um átomo possui de atrair elétrons para perto 
de si, em comparação a outro átomo. 
Importante: 
• Quem atrai os elétrons é o núcleo atômico; 
• O núcleo vai atrair os elétrons de valência, uma vez que as 
camadas internas estão completas; 
• Não é definida eletronegatividade para os gases nobres; 
A escala de Linus Pauling: 
É uma escala relativa onde foi atribuído ao flúor (F) o valor 4,0 como 
sendo o mais eletronegativo de todos os elementos. 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Eletronegatividade 
A escala de 
Alfred e Rochow 
P 
Ge 
Au 
As propriedades periódicas 
• Eletropositividade ou caráter metálico 
É a capacidade que um átomo possui de doar elétrons, em 
comparação a outro átomo. 
Importante: 
• É uma propriedade inversa a 
eletronegatividade; 
 
• Quanto maior for o átomo, menor 
será a atração do núcleo sobre as 
última camada e assim mais 
facilmente o elétron ser doado; 
P 
Ge 
Au 
Classificação dos elementos segundo suas propriedades 
- Dos 117 elementos conhecidos atualmente 91 são metais; 
- A principal característica dos destes é a eletropositividade, e daí o 
termo caráter metálico; 
- Possuem forte tendência de doar elétrons e formar cátions; 
Fisicamente os metais são: 
• Metais 
- Bons condutores de calor; 
- Bons condutores de eletricidade; 
- Maleáveis 
- Dúcteis 
- Brilho metálico; 
P 
Ge 
Au 
Classificação dos elementos segundo suas propriedades 
• Ametais ou não metais 
- São conhecidos atualmente 20 elementos não metalicos; 
- A principal característica dos destes é a eletronegatividade; 
- Possuem forte tendência de atrair elétrons e formar ânions; 
Fisicamente os ametais são: 
- Isolantes térmicos; 
- Isolantes elétricos; 
- Não possuem brilho; 
S 
P 
C 
P 
Ge 
Au 
Classificação dos elementos segundo suas propriedades 
• Semi-metais 
- São conhecidos atualmente 7 elementos semi-metalicos; 
- Possuem propriedades intermediárias entre metais e não metais; 
Exemplos: 
- Semicondutores 
(Si e Ge) 
- Resistência 
mecânica; 
B 
As 
- Veneno; 
Sb 
- Materiais anti-chama; 
P 
Ge 
Au 
Classificação dos elementos segundo suas propriedades 
• Gases Nobres 
- São conhecidos atualmente 7 gases nobres; 
- Possuem inércia química, com raras exceções; 
Exemplos: 
He 
Ne 
Ar 
Xe 
Kr 
Rn 
P 
Ge 
Au 
Classificação dos elementos segundo suas propriedades 
• Hidrogênio 
- É o menor elemento da tabela e com propriedades atípicas; 
- Não é classificado em nenhum grupo específico; 
75% da massa do universo é Hidrogênio!!!