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TABELA PERIÓDICA DESENVOLVIMENTO DA TABELA PERIÓDICA ➢ Ordenar os elementos de modo que reflitam as tendências nas propriedades químicas e físicas. ➢ A primeira tentativa (Mendeleyev e Meyer) ordenou os elementos em ordem crescente de massa atômica. ➢ Faltaram alguns elementos nesse esquema. Exemplo: em 1871, Mendeleyev 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. TABELA PERIÓDICA PERÍODOS Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, que corresponde ao número do período. Os elementos conhecidos até o cobre tem sete períodos, denominados conforme a sequência de letras K- Q, ou também de acordo com o número quântico principal. Os períodos são: (1ª) camada K - n = 2s (2ª) Camada L - n = 8s (3ª) Camada M - n = 18s (4ª) Camada N - n = 32s (5ª) Camada O - n = 32s (6ª) Camada P - n = 18s (7ª) Camada Q - n = 8s GRUPOS ✓ Também denominados "famílias". ✓ Mesmo número de elétrons na camada de valência (camada mais externa). ✓Comportamento químico semelhante. ✓18 grupos sendo que o elemento químico hidrogênio é o único que não se enquadra em nenhuma família e está localizado em sua posição apenas por ter número atômico igual a 1, isto é, como tem apenas um elétron na última camada ✓ Na tabela os grupos são as linhas verticais (de cima para baixo) CLASSIFICAÇÕES DOS ELEMENTOS ➢Séries químicas, de acordo com sua configuração eletrônica: Elementos representativos: pertencentes aos grupos 1, 2 e dos grupos de 13 a 17. Elementos (ou metais) de transição: pertencentes aos grupos de 3 a 12. Elementos (ou metais) de transição interna: pertencentes às séries dos lantanídios e dos actinídios. Gases nobres: pertencentes ao grupo 18. ➢Além disso, podem ser classificados de acordo com suas propriedades físicas nos grupos a seguir: ✓Metais ✓Semimetais ou metalóides (termo não mais usado pela IUPAC: os elementos desse grupo distribuíram-se entre os metais e os ametais) ✓Ametais (ou não-metais) ✓Gases nobres ✓Hidrogênio. TABELA PERIÓDICA Grupo # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Período 1 1 H 2 He 2 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 3 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 4 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 6 55 Cs 56 Ba * 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 7 87 Fr 88 Ra ** 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110 Ds 111 Rg 112 Cn 113 Uut 114 Fl 115 Uup 116 Lv (117) (Uus) 118 Uuo * Lantanídios 57 La 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu ** Actinídios 89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr TABELA PERIÓDICA Metais alcalinos2 Metais alcalinote rrosos2 Metais de transição2 Lantanídi os1, 2 Actinídios 1, 2 Metais represent ativos Semimeta is Não metais Halogênio s3 Gases nobres3 TABELA PERIÓDICA INTERPRETAÇÃO EM FUNÇÃO DA CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA TABELA PERIÓDICA PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 1. TAMANHO ATÔMICO (RAIO ATÔMICO) ✓ Diminui da esquerda para direita Ex: Li → Be aumento de energia no núcleo, + elétrons acrescentados gera aumento de força de atração - CONTRAÇÃO PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ✓ÍONS METÁLICOS: menores que os átomos que os geram ✓Camada externa removida → ionização ✓Carga do núcleo maior que a carga do elétron ✓Maior atração do elétron pelo núcleo ✓ÍONS NEGATIVOS: 1 ou + elétrons adicionados ✓Diminuição da carga nuclear efetiva ✓Expansão da nuvem eletrônica ✓Maior atração do elétron pelo núcleo PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 2. ENERGIA DE IONIZAÇÃO: quantidade de energia necessária para remover o elétron mais fracamente ligado M → M+ (Primeira energia de ionização) M+ → M2+(Segunda energia de ionização) M2+ → M3+(terceira energia de ionização) •Fatores que influenciam: •Tamanho do átomo •Carga do núcleo •Eficiência do elétron em blindar a carga nuclear •Tipo de elétron envolvido ( s, p, d,f ) •Tendência •E ↓ → R ↑ •Carga nuclear ↑ → E ↑ (átomos menores) 1a E (eV) 2a E (eV) 3a E (eV) Li 520 7296 Na 496 4563 K 419 3069 Rb 403 2650 Cs 376 2420 Be 899 1757 14847 Mg 737 1450 7731 Ca 590 1145 4910 Sr 549 1064 4207 Ba 503 965 - PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 3. POLARIZABILIDADE E PODER POLARIZANTE (POLARIZAÇÃO): ✓Considere a ligação entre dois íons: A + e B - Qual o caráter da ligação? ✓Tipo de ligação depende do efeito que um íon exerce sobre o outro A+ atrai os elétrons de B- distorcendo o átomo → POLARIZAÇÃO ➢Se polarização for pequena → Ligação iônica ➢Se polarização for grande → Ligação covalente ✓O grau de distorção (POLARIZAÇÃO) depende da susceptibilidade à distorção (POLARIZABILIDADE) e do poder que um íon tem de distorcer o outro (PODER POLARIZANTE) PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ✓Poder polarizante aumenta com a diminuição do tamanho iônico → aumento da influência da carga positiva (núcleo) ✓Cátions pequenos e ânions grande favorecem caráter covalente 4. ELETRONEGATIVIDADE: diversas interpretações a) Pauling (1931): “tendência de um átomo de atrair elétrons em sua direção quando combinado, formando composto.” A - B Se um elétron estiver mais próximo de um dos átomos, este terá uma carga - e o outro terá carga + ✓Caso haja maior tendência de formação de - e + a ligação será predominantemente IÔNICA ✓Se os átomos atraírem elétrons com a mesma intensidade → COVALENTE ✓Caráter iônico ou covalente → varia com a eletronegatividade PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS b) Mulliken (1934): interpretação baseada na energia de ionização (I) e afinidade eletrônica (E) A - B Elétrons transferidos: A → B ou B → A A+ → B- A- → B+ou (IA - EB ) (IB - EA ) Se na prática: A+ - B- → menor energia (IA - EB ) (IB - EA ) (IA - EA ) (IB - EB ) < < Logo, Eletronegatividade = I+E/2 Variação de eletronegatividade em função dos períodos Média aritmética PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS b) Alfred e Rochow: eletronegatividade é a força de atração entre um núcleo e um elétron a uma distância igual ao raio covalente. e → carga do elétron r → raio covalente Zefet → carga nuclear efetiva Eletronegatividade aumenta com o NOX → aumento da atração dos átomos 5. CARÁTER METÁLICO (ELETROPOSITIVIDADE) M → M+ + e- ✓Metais têm tendência a perder e- ✓Quanto maior esta tendência maior o caráter metálico ou eletropositividade ✓Aumenta com o aumento do tamanho atômico ✓Diminui com o aumentoda energia de ionização PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 6. ESTADO DE OXIDAÇÃO (VALÊNCIA): Tabela periódica dividida em blocos s, p, d, f ✓Bloco s → estado de oxidação igual ao número do grupo: grupo 1 → valência 1 ✓Bloco p → valência varável Ex: TlCl3 e TlCl SnCl4 e SnCl2 Definição: carga que resta no átomo central quando todos os outros átomos do composto são retirados TlCl3 → Tl 3+ ou (+III) TlCl → Tl+ ou (+I) •Determinação do estado de oxidação: Ex: H2SO4 → estado de ox. do S O → (-II) H →(+I) 2(1) + S x + 4(-2) = 0 , logo S = (+VI) ou S6+ Ex: KMnO4 → estado de ox. do Mn PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS K → (+I) O → (-II) 1(1) + Mnx +4(-2) = 0, Mn (+ VII) ou Mn7+ ✓ Bloco d (elementos de transição): diferentes estados de oxidação (variam de 1 unidade) Ex: Fe3+ e Fe2+ Cu2+ e Cu+ Devido à participação de diferentes números de elétrons d nas ligações destes elementos 7. POTENCIAL PADRÃO ✓Metal em H2O ou em solução contendo seu próprio íon → liberação do íon metálico ✓Potencial elétrico (E) •Natureza do metal •Número de elétrons •Atividade iônica •Temperatura n: estado de ox. do íon F: cte. De Faraday (96,484 C) aN+: atividade iônica (conc. De sal) PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ✓Medição do potencial de um eletrodo → usar um eletrodo de referência (normalmente H com E0 = 0) Element o Potencial Padrão (E0, Volt) Li+ -3,05 K+ -2,93 Ca2+ -2,84 Al3+ -1,66 Mn2+ -1,08 Zn2+ -0,76 Fe2+ -0,44 Cd2+ -0,40 Co2+ -0,27 Ni2+ -0,23 Sn2+ -0,14 Pb2+ -0,13 H+ 0,00 Cu2+ +0,35 Ag+ +0,80 Au3+ +1,38 Elemento Potencial Padrão (E0, Volt) O2 → OH - +0,40 I2 → I - +0,57 Br2 → Br _ +1,07 Cl2 → Cl - +1,36 F2 → F - +2,85 ✓Elementos + eletropositivos (↑ caráter metálico) → topo da tabela ✓Elementos com ↓ E0 (positivo): possibilidade de deslocar elementos com E0 maiores (negativos) PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ✓Ex.: Ferro pode deslocar o Cobre metálico de uma solução de CuSO4 E0 (Cu2+/ Cu) = +0,35 V Cu2++ H2 → Cu + 2H + ✓Formas oxidadas de elevado potencial positivo → fortes agentes oxidantes ➢Ex.: MnO4 + 5e → Mn 2+ ; E0 = +1,54 V ✓Formas reduzidas de elevado potencial negativo → fortes agentes redutores ➢Ex.: Li+ + e → Li ; E0 = -3,05 V ✓Metais como agentes redutores: 4 tipos 1. Metais nobres: E0 positivos 2. Metais facilmente reduzidos com carbono: 0 V < E0 < -0,5 V 3. Metais de transição: -0,5 V < E0 < -1,5 V (redução com metais + eletropositivos) 4. Metais eletropositivos: E < -1,5 V (redução eletroquímica) PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 8. REAÇÕES DE OXIDAÇÃO – REDUÇÃO : VISÃO PRÁTICA G = -nFE0 G → energia livre de Gibbs F → cte. de Faraday N → estado de oxidação E0 → potencial padrão Ex: Processo de corrosão de chapas de Fe galvanizadas com Zn Fe2+ + 2e → Fe ; E0 = -0,44 V Zn2+ + 2e → Zn ; E0 = -0,76 V Como Zn → Zn2+ possui valor menos positivo, G será mais negativo tornando esta reação mais favorável energeticamente em relação à Fe → Fe2+ * Quando o Fe é galvanizado com Zn, o ar pode oxidar o Fe: Fe2+ + 2e → Fe PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS Porém, como o zinco é mais eletropositivo (maior potencial redutor) o Fe será reduzido imediatamente pelo Zn: Zn + Fe2+ → Fe + Zn2+ Aplicações: Utilização de metais de sacrifício → PROTEÇÃO CATÓDICA Ex: Mg em navios de aço PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS 9. OBTENÇÃO DOS ELEMENTOS ✓Elementos mais abundantes: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, Ti, H, P, Mn ✓Elementos que ocorrem em sua forma nativa: Au, Ag, Cu, Pd, Pt, Hg, C 9.1. Métodos para separação dos elementos a) DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA ➢ AsH3 ; SbH3 ➢ NaN3 [azoteto (nitreto) de sódio] → sob aquecimento brando produz Na e N → Produzem os respectivos metais por aquecimento 2NaN3 → 2Na + 3N2 (reação explosiva) ➢ Ni(CO) 4 Tetra carbonil níquel → purificação do Ni metálico PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS Ni + 4CO → Ni(CO)4 → Ni + 4CO 500 C 2300 C ➢Óxidos de Ag e Hg → HgO e Ag2O Aquecimento para redução dos elementos → potencial eletroquímico positivo ➢O2 obtido por aquecimento de: 2H2O2 → 2H2O + O2 (peróxido de H) 2BaO2 → 2BaO + O2 (peróxido de Ba) 2Ag2O → 2Ag + O2 (óxido de Ag) 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (clorato de K) PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS b) DESLOCAMENTO DE UM ELEMENTO POR OUTRO ➢CuSO4 → Cu: solução aquosa com raspas de Fe Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu Zn + Cd2+ → Zn2+ + Cd Br - na água do mar: Cl2 + 2Br - → 2Cl - + Br2 c) REDUÇÃO EM ALTAS TEMPERATURAS ❖ Com Carbono (REDUÇÃO CARBOTÉRMICA) c) REDUÇÃO EM ALTAS TEMPERATURAS ❖ Com metais ✓Processo Termite ou Aluminotérmico: Al metal eletropositivo Al3+ + 3e → Al ; H = -1675 kJ/mol (reação exotérmica) ✓Outros metais PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ✓Auto-Redução: Minérios sulfetados ✓Redução com H *Riscos: formação de hidretos de alta temperatura e EXPLOSÃO d) REDUÇÃO ELETROLÍTICA ❖ O agente redutor mais poderoso → ELÉTRON PROPRIEDADES GERAIS DOS ELEMENTOS ➢Eletrolise de compostos iônicos → pode ser realizada ➢Redução ocorre no cátodo ➢Produtos de alta pureza ➢Elevado custo da energia elétrica ✓Eletrólise em solução aquosa → desde que não ocorra ração com água Ex: Cu e Zn ✓Eletrólise com outros solventes Ex: Solução de HF para produção de F2 a partir da eletrólise do KHF2 → HF muito corrosivo ✓Eletrólise com eletrólito fundido Ex1: Al2O3 e Na3[AlF6] (criolita) para produção do Al Ex2: Cl e Na obtidos pela eletrólise do NaCl fundido
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