Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Tabela periódica http://www.youtube.com/watch?v=hvRnuMrDc14 Histórico 1803 Modelo atômico de Dalton 1829 Tríades de Döbereiner (1a tentativa) Cl - Br - I S - Se - Te 40Ca, 87Sr,137Ba MA(Sr) = [MA(Ca)+MA(Ba)/2] = 88,5 1859 novos elementos foram descobertos após a invenção do espectroscópio por R. W. Bunsen e G. R. Kirchhoff. 1860 S. Cannizzaro diferenciou átomos de moléculas Massas atômicas mais precisas 1862 Alexandre de Chancourtois parafuso telúrico (2ª tentativa) ÷ 16 partes 1864 J. Newlands – Lei das oitavas (3ª tentativa) 1869 D. Mendeleev e J. L. Meyer – Tabela (4ª tentativa) http://www.conteudoglobal.com/Image/cultura/tabelamendeleev.GIF 1898 Modelo atômico de Thomson 1911 Modelo atômico de Rutherford 1914 Moseley propôs listagem em função de Z Exceções: Massa Atômica K(Z=19) < Ar(Z=18) Ni (Z=28) < Co(Z=27) I (Z= 53) < Te(Z=52) Pa(Z=91) < Th(Z=90) 1921 Modelo de Bohr 1926 Modelo quântico (Schröndinger) Tabela Periódica 113Nh(Nihônio), 115Mc(Moscóvio), 117Ts(Tennessino), 118Og (Oganessono) Grupo Período Provisória 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 nil un bi tri quad pent hex sept oct enn Terminação: io Time of Discovery Before 1800 1800-1849 1850-1899 1900-1949 1950-1999 1 18 1 H 1.0079 2 13 14 15 16 17 2 He 4.0026 3 Li 6.941 4 Be 9.0122 5 B 10.811 6 C 12.011 7 N 14.007 8 O 15.999 9 F 18.998 10 Ne 20.180 11 Na 22.990 12 Mg 24.305 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Al 26.982 14 Si 28.086 15 P 30.974 16 S 32.065 17 Cl 35.453 18 Ar 39.948 19 K 39.098 20 Ca 40.078 21 Sc 44.956 22 Ti 47.867 23 V 50.942 24 Cr 51.996 25 Mn 54.938 26 Fe 55.845 27 Co 58.933 28 Ni 58.693 29 Cu 63.546 30 Zn 65.38 31 Ga 69.723 32 Ge 72.64 33 As 74.922 34 Se 78.96 35 Br 79.904 36 Kr 83.798 37 Rb 85.468 38 Sr 87.62 39 Y 88.906 40 Zr 91.224 41 Nb 92.906 42 Mo 95.96 43 Tc - 44 Ru 101.07 45 Rh 102.91 46 Pd 106.42 47 Ag 107.87 48 Cd 112.41 49 In 114.82 50 Sn 118.71 51 Sb 121.76 52 Te 127.60 53 I 126.90 54 Xe 131.29 55 Cs 132.91 56 Ba 137.33 57-71 72 Hf 178.49 73 Ta 180.95 74 W 183.84 75 Re 186.21 76 Os 190.23 77 Ir 192.22 78 Pt 195.08 79 Au 196.97 80 Hg 200.59 81 Tl 204.38 82 Pb 207.2 83 Bi 208.98 84 Po - 85 At - 86 Rn - 87 Fr - 88 Ra - 89-103 104 Rf - 105 Db - 106 Sg - 107 Bh - 108 Hs - 109 Mt - 110 Ds - 111 Rg - La 150.36 La 150.36 La 150.36 57 La 138.91 58 Ce 140.12 59 Pr 140.91 60 Nd 144.24 61 Pm - 62 Sm 150.36 63 Eu 151.96 64 Gd 157.25 65 Tb 158.93 66 Dy 162.50 67 Ho 164.93 68 Er 167.26 69 Tm 168.93 70 Yb 173.05 71 Lu 174.97 La 150.36 La 150.36 La 150.36 89 Ac - 90 Th 232.04 91 Pa 231.04 92 U 238.03 93 Np - 94 Pu - 95 Am - 96 Cm - 97 Bk - 98 Cf - 99 Es - 100 Fm - 101 Md - 102 No - 103 Lr - http://old.iupac.org/reports/periodic_table/ a) número quântico principal (n) específica o nível de energia do elétron e o volume da região do espaço onde o elétron se encontra. 1 < n < + n = 1 n = 2 aumenta E A solução da equação impõe três restrições, que são conhecidas como números quânticos Níveis de Energia Equação de Schrödinger : (E = H) Descreve tanto a natureza corpuscular como ondulatória do elétron Através da equação tem-se: a) a energia do elétron b) a probabilidade de encontrar um elétron num dado volume do espaço b) número quântico secundário (l) ou angular ou azimutal determina a forma da região no espaço onde o elétron se encontra. 0 < l < n-1 l = 0 sharp : orbital s l = 1 principal : orbital p l = 2 diffuse : orbital d l = 3 fundamental: orbital f c) Número quântico magnético (ml) determina a orientação espacial da região de maior probabilidade de se encontrar o elétron. +l < ml < -l Orbitais s p d d) Número quântico spin ( ms ou s): +1/2 -1/2 Orbitais f 1926 - Princípio da exclusão de Pauli: “dois elétrons em um átomo não devem ter o mesmo conjunto de números quânticos” Distribuição Eletrônica Regra de Hund: adiciona-se um elétron em cada orbital e após o subnível apresentar-se semi-preenchido, coloca-se o segundo elétron. n = 1 → 1s n = 2 → 2s 2p n = 3 → 3s 3p 3d n = 4 → 4s 4p 4d 4f n = 5 → 5s 5p 5d 5f n = 6 → 6s 6p 6d n = 7 → 7s 7p Configuração Eletrônica é uma listagem de todos os orbitais ocupados, com o número de elétrons que cada um contém, em ordem crescente de energia 1s1 Número quântico principal n Número quântico secundário l Número de elétrons no orbital ou subnível Relação entre Tabela Periódica e Configuração Eletrônica dos Elementos Químicos Bloco s Bloco f Bloco d Bloco p Gráfico da Energia dos Orbitais Atômicos em função do número atômico (Z) EXERCÍCIOS 17 2s 1. Cada elétron num átomo é descrito por um conjunto de quatro números quânticos: principal(n), secundário(l), magnético (ml) e de spin (ms). Para os elétrons mais energéticos presentes nos orbitais abaixo, dê os números quânticos associados a ele. a) 6s2; b) 4d5; c) 3p2; d) 5f11 Qual é a forma que os orbitais dos itens a, b e c apresentam? Desenhe-as. 2. Escreva a configuração eletrônica das espécies abaixo, utilizando a notação que inclui o cerne do gás nobre, e diga quais são paramagnéticas, isto é, possuem elétrons desemparelhados. a) Ca; b) S; c) Cu+; d) Cu2+; e) I-; f) Gd; 3. Para cada um dos seguintes átomos no estado fundamental, preveja o tipo de orbital (por exemplo 1s, 2p, 3d, 4f) do qual um elétron poderia ser removido para torná-lo um íon +3: a) Fe; b) W 4. Dê a configuração eletrônica da camada de valência de um elemento A que se situa no 3º período e tem 7 elétrons a mais que o gás nobre anterior a ele. A que grupo e bloco da tabela periódica ele pertence? Ele é um elemento representativo ou de transição. 5. Identifique o elemento que corresponde a cada configuração eletrônica seguinte: a) 1s22s22p63s2 b) [Ne]3s23p1 c) [Ar]3d54s1 d) [Kr]4d105s25p4 Variação do raio dos elementos em função do número atômico Z Propriedades Periódicas: 1. Raio atômico Se os dois átomos que formam a molécula são os mesmos, metade da distância de ligação édenominada raio covalente do átomo. O raio depende: a) número quântico principal n b) carga nuclear efetiva (Z*): Z* = Z-S Z = Carga nuclear total S = Fator de blindagem e- Z+ S e- Cálculo do fator de blindagem (S) – Regras de Slater 1.Escrever a configuração eletrônica do átomo em questão, 2. Verificar em que tipo de orbital (s, p ,d ou f) o elétron encontra-se, 3. Para elétrons em orbitais ns ou np, temos: a)os elétrons (n+1) não exercem blindagem, b)os elétrons n blindam de 0,35 cada, c)os elétrons (n-1) blindam de 0,85 cada, d)os elétrons ≤ (n-2) blindam de 1,00 cada, 4. Para elétrons nd ou nf, temos: a) os elétrons (n+1) não exercem blindagem, b) os elétrons nd ou nf blindam de 0,35 cada, c) os outros elétrons blindam de 1,00 cada. http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a06.pdf Raio iônico Exercícios sobre raio atômico 17(2S) 1. Calcule a carga nuclear efetiva sobre o último elétron das seguintes espécies: a) Ga e Br; b) Mg e Mg2+; c) Cl ou Cl-; d) Co2+ e Co3+ Qual é a espécie de menor raio em cada item? Explique. Dado: Ga (Z=31), Br(Z=35), Mg(Z=12), Cl(Z=17), Co(Z=27). 2. Calcule a carga nuclear efetiva (Z*) para o elétron situado no orbital 3d e 4s do átomo de Zn(Z=30). Em qual desses orbitais o elétron possui menor energia/ Explique. 3. Considere o processo de blindagem em átomos, usando o Be como um exemplo. O que está sendo blindado? Do que é blindado? O que está blindando? Propriedades periódicas a) Raio atômico e iônico b) Energia de Ionização: é a energia necessária para remover o elétron mais fracamente ligado de um átomo no seu estado fundamental, gasosos e isolado M → M+ + e- 1ª energia de Ionização M+ → M2+ + e- 2ª energia de Ionização c) Afinidade Eletrônica A.E. é a energia liberada quando um átomo em seu estado fundamental, gasosos e isolado recebe um elétron. F (g) + e - F-(g) A.E = 328 kJ/mol HAE é a quantidade de energia envolvida no processo em que um átomo no seu estado fundamental gasoso e isolado recebe um elétron. F (g) + e - F-(g) HAE = -328kJ/mol Exercícios sobre energia de ionização e afinidade eletrônica 17(2S) 1. Qual é o átomo que possui 1ª energia de ionização maior em cada um dos ítens abaixo? Explique (Cuidado com as exceções). a) Na ou Mg; b) C ou N; c) P ou S 2. Explique porque a afinidade eletrônica do: a) cloro é maior que a do bromo; b) enxofre é maior que a do íon sulfeto. 3. Dados os seguintes elementos: Ge(Z=32) e As(Z=33), diga qual é o que tem maior afinidade eletrônica. 4. A primeira energia de ionização do ouro é maior do que a da prata que está acima na tabela periódica. Justifique a afirmação. Propriedades periódicas a)Raio atômico e iônico b)Energia de Ionização c)Afinidade eletrônica d)Caráter metálico Propriedades físicas: Metais Não metais Alta condutividade térmica e elétrica Baixa condutividade térmica e elétrica Alta refletividade e brilho Baixa refletividade e brilho Maleáveis e dúcteis quebradiços Propriedades químicas: Metais Não metais Energia de ionização: baixa alta Afinidade eletrônica: baixa alta Perdem ou ganham elétrons? Na → Na+ + e- F + e- → F- Mg → Mg2+ + 2e- O + 2e- → O2- Al → Al3+ + 3e- N + 3e- → N3- Hidroxicompostos: E-OH Básicos Ácidos Ex: NaOH Ex: ClOH e)Relações diagonais Os pares de elementos com relação diagonal mostram, com frequência, propriedades químicas semelhantes. Ex.: • Li e Mg reagem diretamente com N2 • Be e Al reagem com ácidos e bases • B e Si tem altos P. F. • Os semi-metais apresentam uma relação diagonal f) Eletronegatividade () é a tendência relativa apresentada por um átomo ligado de atrair o par de elétrons da ligação para si. Cálculo da : método de Milliken: = (EI + AE)/544 Método de Alllred & Rochow: = 0,359(Z*/r2 )+ 0,744 Tipos de ligação: g) Poder polarizante e Polarizabilidade • Poder polarizante: capacidade de um íon de polarizar um átomo ou íon vizinho • Polarizabilidade: a facilidade com que a nuvem de elétrons de uma molécula pode ser distorcida. h) Estequiometria dos compostos Origem e abundância dos elementos químicos http://www.teachersdomain.org/resource/phy03.sci.phys.matter.origin/ Origem: Big-Bang T= 109K expansão T força fortes (núcleo p(+)+n(0)) Forças eletromagnéticas (átomos) Após 2h tínhamos 89% H e 11% He Nucleossíntese de elementos leves: Energia é liberada quando núcleos leves fundem-se para gerar novos elementos Nucleossíntese de elementos pesados: Consome energia Abundância Abundância em % massa • A. Demayo em Handbook of Chemistry and Physics - CRC - 69th Edition 1988- 1989 • H 0,14 10º 2 13 14 15 16 17 He 8.10-7 Li 2.10-3 Be 2,8.10-4 B 1.10-3 C 2.10-2 N 2.10-3 O 46,4 1º F 6,25.10-2 Ne 5.10-7 Na 2,36 6º Mg 2,33 7º 3 - 12 Al 8,32 3º Si 28,2 2º P 0,105 S 2,6.10-2 Cl 1,7.10-2 Ar 3,5.10-4 K 2,09 8º Ca 4,15 5º Ti 0,57% 9º Ga 1,5.10-3 Ge 5,4.10-4 As 1,8.10-4 Se 5.10-6 Br 2,5.10-4 Kr 1.10-8 Rb 9.10-3 Sr 3,75.10-2 Fe 5,63% 4º In 1.10-5 Sn 2.10-4 Sb 2.10-5 Te 1.10-7 I 5.10-5 Xe 3.10-9 Cs 1.10-4 Ba 4,25.10-2 Tl 4,5.10-5 Pb 1,25.10-3 Bi 1,7.10-5 Po 2.10-14 At ----- Rn 4.10-17 Fr ----- Ra 9.10-11 Ocorrência dos Elementos Representativos CD: Reino Mineral,UFOP; Grupo 1 • Li : silicatos {espodumênio (LiAlSi2O6)} • Na : halita (NaCl) Na+ mares • K : silvita (KCl) K+ mares • Rb: silicatos {lepidolitaLi2Al2(SiO3)3(FOH)2} • Cs: silicatos {polucita (Cs4Al4Si9O26.H2O)} • Fr: minérios de Urânio Grupo 2 • Be: berilo (Be3Al2Si6O18) Impurezas Cr3+ esmeralda Fe3+ água-marinha • Mg: magnesita (MgCO3) Mg2+ mares • Ca: calcita (CaCO3) • Sr: estroncianita (SrCO3) • Ba: barita (BaSO4) • Ra: minérios de Urânio Exercícios 17(2S): 1. Classifique os hidroxicompostos Ti(OH)2 e P(OH)3 em ácido ou base. Justifique sua resposta. 2. Calcule a eletronegatividade do silício pelo método de Mulliken e de Allred&Rochow. Dado: A.E. (Si) = 200kJ/mol, EI(Si) = 786kJ/mol, r(Si) = 1,17Å. 3. Que ligação é mais polar em cada um dos itens abaixo? a) B-Cl ou C-Cl, b)P-F ou P-Cl? Indicar, em cada caso, o átomo que tem carga parcial negativa. 4. Identifique a ligação entre os pares de átomos seguintes como sendo iônica, covalente ou metálica. (Valores de eletronegatividade: Mg=1,2, F=4,0, S=2,6, Ca=1,3, Cl = 3,2) a) S e Cl b) Mg e Ca c) Mg e F 5. Quais dos seguintes pares de átomos têm uma relação diagonal: a) N e S; b) Li e Mg; c) Ca e Al; d) F e S. 6. Provão 2001 Ocorrência dos Elementos Representativos (cont.) Grupo 13 • B: boráx (Na2B4O7.10H2O) • Al: bauxita (Al2O3.xH2O) • Ga, In e Tl : minérios de Zn, Pb,Cd e Al http://www.cdcc.sc.usp.br/elementos/bauxita.jpg Grupo 14• C: diamante e grafita • • Si: sílica e quartzo (SiO2) • Ge: minérios de Zn e Ag • Sn: cassiterita (SnO2) • Pb: galena (PbS) Grupo 15 N: ar (N2) P: apatitas(CaX2.3Ca3(PO4)2 onde,X= F -, Cl- ou OH-) As: arsenopirita (FeAsS) Sb: antimonita (Sb2S3) Bi: bismutinita (Bi2S3) Grupo 16 • O: ar (O2) • S: solo (S8) • Se e Te: minérios de Ag e Au • Po: minérios de Urânio Grupo 17 •F: fluorita (CaF2) •Cl: halita (NaCl) •Br: mares (íons brometo, Br-) •I: mares (íons iodeto, I-) •At: minérios de Urânio Grupo 18 He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn: ar (átomos isolados) e em minérios radioativos: He e Rn • Para conhecer a aplicação de alguns minerais na industriais consulte o livro : • TENDÊNCIAS TECNOLÓGICAS BRASIL 2015 GEOCIÊNCIAS E TECNOLOGIA MINERAL (http://www.cetem.gov.br/tendencias/livro_n.htm) Curiosidade: A Tabela Periódica do site Popular Science é muito interessante, pois relaciona os elementos químicos com sua aparência e seus usos. http://ensquimica.blogspot.com/ Instituto Brasileiro de Mineração: http://www.ibram.org.br/150/15001002.asp?ttCD_CHAVE=200424 Exercício 1. a) Dê um exemplo de elemento cuja principal forma de ocorrência seja: no ar nos mares na forma de carbonato na forma de sulfeto na forma de óxido em minérios radioativos b) Algum dos elementos citados na resposta do item a situa-se entre os dez elementos mais abundantes da crosta terrestre? Em caso afirmativo, cite-o(s). I. Hidrogênio 1. Posição na tabela periódica Grupo 1, 17 ou 14 (?) 2. Ocorrência principal: água 3. Abundância Número de átomos: 3º lugar 1000 átomos 530 de oxigênio 160 de silício 150 de hidrogênio %massa: ~10º lugar (0,14%) 4. Isótopos Nome Símbolo Massa atômica Abundância Isotópica Prótio ou hidrogênio 1 1H ou H 1,007825 u 99,985% Deutério ou hidrogênio pesado 2 1H ou D 2,014102 u 0,0105% Trítio ou hidrogênio superpesado* 3 1H ou T 3,016049 1.10 -16% *radioativo: Formação em reatores nucleares: http://www.ciaaw.org/ http://www.ciaaw.org/ http://www.ciaaw.org/ Propriedades dos isótopos: mesmas configurações eletrônicas e propriedades químicas diferentes propriedades físicas *Miessler 5. Propriedades do hidrogênio molecular (H2): Gás, incolor, inodoro e pouco solúvel em água, É o mais leve de todos os gases, Alta estabilidadeH2 2H H = 436kJ/mol A 4000K e 1 atm: 60% de H2 dissociado Substância Ponto de fusão* Ponto de Ebulição* Densidade (g/mL)* H2 13,957K 20,30K D2 18,73K 23,67K T2 20,62K 25,04K H2O 0,00 oC 100,00oC 0,997 D2O 3,81 oC 101,42oC 1,104 6. Obtenção Indústria: H2O + CH4* CO + 3H2 H2O + C CO + H2 4H2O + 3Fe Fe3O4 + 4H2 2H2O 2H2 + O2 *O Brasil tem a 2ª maior reserva de gás natural da América latina (420 bilhões de m3 (Química e derivados n. 578, p. 8-14, 2017) Laboratório: Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 Ca + H2O Ca(OH)2 + H2 LiH + H2O LiOH + H2 750oC / Ni 1000oC eletrólise H+ ou OH- Gás d’água ou gás de síntese 7. Reações e Usos H2 + O2 H2O + Calor (destruição da Challenger em 1986) Hydrogen as a Future Energy Carrier. Edited by A. Z¨uttel, A. Borgschulte, and L. Schlapbach Copyright C 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Honda FCV Clarity movido a hidrogênio http://www.lamtec-id.com/energias/hidrogenio.php Coletivo a hidrogênio Ônibus montado no Brasil faz parte de experimentos mundiais para redução da poluição do ar. Marcos de Oliveira Edição Impressa 160 - Junho 2009 •Pesquisa FAPESP - Um ônibus movido a hidrogênio passará a rodar provavelmente ainda neste mês de junho numa linha convencional urbana entre os bairros do Jabaquara, na zona Sul de São Paulo, e São Mateus, na zona Leste, passando pelos municípios de São Bernardo do Campo, Diadema, Santo André e Mauá, dentro da Região Metropolitana de São Paulo. O feito é inédito no Brasil e traz muitas novidades. Veículos movidos por essa tecnologia são silenciosos e não emitem poluentes. Eles lançam no ambiente apenas vapor-d’água e trazem benefícios à saúde porque não contribuem para o surgimento de doenças respiratórias, além de umidificar o ar das grandes cidades. Eduardo Cesar Ônibus vai trafegar 250 km por dia e emitir apenas água em forma de vapor Célula de Combustível Sigma-Aldrich Ânodo: 2H2 4H + + 4e- (E.1) Cátodo: O2 + 4H + + 4e- 2H2O (E.2) Reação global: : 2 H2 + O2 2H2O (E.3) 7. Reações e Usos (cont.) 8. Compostos • Nox = +1, Ex: HCl, NaOH, KHSO4, H2O, etc.. • Nox = -1 : hidretos Iônicos: poderosos agentes redutores (H- + H2O H2 + OH -) LiH Covalentes: BH4 - e AlH4 - agentes redutores em síntese química Metálicos: não estequiométricos Ex: TiH1,8 http://www.lamtec-id.com/energias/hidrogenio.php 9. Ligação de hidrogênio Exercícios de Química dos Elementos – 2017(2S) 1. Write equations for the following processes, noting appropriate conditions: a) electrolysis of water b) electrolysis of molten LiH c) CaH2 reacting with water d) Mg treated with dilute nitric acid e) Reaction of H2 with CuO 2. Responda as perguntas abaixo, justificando: a) Qual a fórmula dos compostos formados entre (i) hidrogênio e sódio, (ii) hidrogênio e enxofre? Descreva a natureza da ligação química em cada um dos dois compostos. b) Por que o caráter ácido dos compostos hidrogenados do bloco p crescem na seguinte ordem: CH4<NH3<OH2<HF? 3. a) Que tipo de força inter-partícula ou intermolecular deve ser exercida para conseguir fundir a molécula de NH3 b) Como você explicaria as diferenças nos estados físicos dos compostos X2 (X=halogênio) nas condições ambientais: F2 e Cℓ2 são gases; Br2 é líquido e I2 é sólido. 4. Represente as pontes de hidrogênio existentes no HCN líquido, sabendo que cada molécula apresenta duas pontes de hidrogênio. ENADE 2011: Questão 12 (anulada) Dispõe-se de uma grande quantidade de hidrogênio e água, ambos no estado líquido, e a partir dessas substâncias deseja- se obter deutério (D2). Isso pode ser feito por meio da I. destilação do hidrogênio. II. eletrólise do hidrogênio. III. destilação da água. IV. eletrólise da água. É correto apenas o que se afirma em A I. B II. C I e III. D II e IV. E III e IV.
Compartilhar