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CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Professor(a): Igor Torres assunto: Tabela perIódIca frente: QuímIca AULA 10 FUNDAMENTOS Resumo Teórico Introdução A Tabela Periódica é formada por um conjunto de todos os elementos químicos conhecidos e descobertos pelo homem ao longo da história da humanidade. Alguns elementos da tabela são antigos, como o ferro, o mercúrio e o chumbo, que são conhecidos desde a Idade dos metais. Porém existem também muitos elementos que foram descobertos nos tempos modernos devido à evolução de técnicas do desdobramento das substâncias e também ao avanço do estudo da física nuclear. Um breve histórico da tabela Muitos foram os modelos de tentativas de organizar os elementos na Tabela Periódica, porém apenas alguns receberam renomes devido seguir a orientação do peso atômico e das propriedades químicas e físicas semelhantes entre os elementos. As propriedades semelhantes dariam origem ao que conhecemos como famílias ou grupos na tabela. Tríades de Döbereiner Em 1829, Jonhann W. Döbereiner chegou à conclusão que 3 elementos químicos eram semelhantes (Ca, Sr, Ba), pois a massa atômica do elemento central é a metade da soma das massas dos elementos nas extremidades. Logo, ele começou a organizar os elementos em grupos de 3, Tríades. A condição para formar a Tríade era que os elementos deveriam apresentar propriedades semelhantes e o elemento central da Tríade deveria ter valor de peso atômico próximo à média aritmética dos elementos das extremidades. K Ca Sr Ba P AsFe Co Ni Sb S Se Te C� Br I Na Li À medida que mais elementos foram descobertos, o número de Tríades começou a ser muito grande, o que determinou a classificação obsoleta. Parafuso Telúrico de Chancourtois Em 1862, um geólogo francês, Alexandre de Chancourtouis, dispôs os elementos químicos em ordem crescente de seus pesos atômicos, na espiral de ângulo de 45°, em volta de um cilindro de baixo para cima. A linha em espiral apresentava a sequência crescente das massas dos elementos químicos; os elementos com propriedades semelhantes apareciam uns sobre os outros em voltas adjacentes da espiral. Oitavas de Newlands Em 1864, Jonh A. R. Newlands (amante da música) organizou os elementos em ordem crescente de suas massas atômicas em linhas horizontais, contendo sete elementos cada. O oitavo elemento apresentava propriedades semelhantes ao primeiro, e assim por diante. A essa sequência, o químico inglês deu o nome de oitava de Newlands, pois acreditava que havia alguma relação entre os elementos e as notas musicais. H Li G Bo C N O F Na Mg A� Si P S C� K Ca Cr Ti Mn Fe Co/Ni Cu Zn Y In As Se Br Rb Sr Ce/La Zn Di/Mo Ro/Ru Pd Ag Cd U Sn Sb Te I Cs Ba/V Ta W Nb Au Pt/lr TI Pb Th Hg Bi Os Dmitri Ivanovitch Mendeleev Mendeleev teve a ideia de organizar os elementos em sequência crescente de massas atômicas, formando períodos (linha horizontal), e os elementos que pertenciam a uma mesma linha vertial (grupos) apresentavam propriedades semelhantes. 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 022.918 – 147766/20 Há semelhança na classificação devido a Mendeleev ter como referência o jogo de baralho Paciência, porém alguns elementos, não estarem fora da sequência, não apresentavam propriedades semelhantes aos elementos de determinado grupo. Para resolver o problema, Mendeleev sugeriu deixar o espaço vazio e afirmou que os espaços (as lacunas vazias na tabela) seriam elementos descobertos no futuro próximo. Ele estava tão certo de sua afirmação que até chutava as propriedades dos elementos não descobertos. Henry Moseley (tabela atual) Em 1914, Henry Moseley, um cientista inglês, ao analisar espectros de raios X, chegou à conclusão de que os elementos deveriam ser organizados segundo uma sequência crescente de números atômicos. Então, a tabela ficou organizada em 7 linhas horizontais, chamadas de períodos, e 18 linhas verticais, chamadas de grupos ou famílias. A mudança proposta por Moseley não modificava muito a tabela proposta por Mendeleev. Período e grupos Os elementos estão dispostos em linhas horizontais (períodos), segundo a ordem crescente dos seus números atômicos. Observando a tabela, você pode chegar a algumas conclusões: • Nos períodos, da esquerda para direita, os elementos estão colocados consecutivamente em ordem crescente de seus números atômicos. O aumento do Z acarreta um crescimento do número de prótons (carga positiva) no núcleo e, consequentemente, o aumento da carga nuclear. • O número do período em que um elemento se encontra corresponde ao número de camadas ocupadas por elétrons nesse elemento. Exemplo: 19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 → Como a maior camada é a quarta, então o potássio se encontra no quarto período. 17 Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 → Como a última camada é a terceira, então o elemento cloro está no terceiro período. Conclusão: a última camada determina o período em que o elemento se encontra. Grupos e a distribuição eletrônica Os grupos são encontrados a partir dos elétrons na camada de valência. Para entendermos melhor a classificação em grupos, precisamos entender que existem dois grandes grupos na tabela, que são os elementos representativos e os elementos de transição. Representativos Os elementos representativos apresentam distribuição eletrônica terminada em nps subníveis s ou p. Transição Os elementos de transição têm sua distribuição eletrônica terminada em no subnível d ou subnível f. Os que terminam em d são chamados de transição externa, e os que terminam em f são chamados de transição externa. Elementos terminados em s Os elementos terminados em s pertencem ao grupo 1 (metais alcalinos) ou ao grupo 2 (metais alcalino-terrosos). Apenas 2 elementos da tabela que terminam sua distribuição em s e não são pertencentes aos grupos 1 e 2; são o hidrogênio (1s1) e o gás hélio (1s2 ). Todos os outros elementos terminados em s1 são metais alcalinos, e os terminados em s2 pertencem aos metais alcalino-terrosos. Exemplos: • 11 Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 → O elemento sódio se encontra no terceiro período e pertence ao grupo 1 da tabela, pois apresenta apenas 1 elétron na camada de valência. • 19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 → O elemento potássio se encontra no quarto período e pertence ao grupo 1 da Tabela Periódica. • 12 Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2 → O elemeto magnésio se encontra no terceiro período e pertence ao grupo 2 da Tabela Periódica (família dos metais alcalino-terrosos). Elementos terminados em p Os elementos terminados no subnível p ficam entre os grupos 13 ao 18; e, para encontrar o grupo, basta somar os elétrons da camada de valência, ou seja, os elétrons do subnível s e do subnível p. allanag Destacar allanag Destacar allanag Destacar allanag Destacar allanag Destacar allanag Destacar 3 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.918 – 147766 Módulo de estudo Exemplos: • 16 S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 → Observe que a camada de valência é a terceira, ou seja, o elemento pertence ao terceiro período e apresenta 6 elétrons na camada de valência. Quando um elemento termina em p, nós somamos os elétrons da última camada +10. Então, o enxofre pertence ao grupo 16, pois 6 elétrons + 10 = 16. • 31 Ga: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1 → Observe que para o elemento gálio a última camada é a quarta; logo, o elemento pertence ao quarto período. A última camada apresenta 3 elétrons, porém, como a distribuição terminou no subnível p, temos que o gálio pertence ao grupo 13 (3 elétrons + 10). • 35 Br: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 → Observe que o elemento bromo tem 7 elétrons na sua camada de valência (quarta camada); logo, ele pertence ao grupo 17 (família dos halogênios). Elementos terminados no bloco d Os elementos terminados no subnível d pertencem aos elementos de transição externaque ficam no centro da Tabela Periódica. para encontrar seu grupo basta somar os elétrons do subnível d com o número 2. Essa soma se deve aos elétrons da camada mais externa, que geralmente vem atrás do subnível d na distribuição eletrônica. Exemplos: • 16 Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 → O elemento ferro pertence ao grupo 8; logo, basta somar os elétrons do subnível d6 com o número 2, (6 + 2 = 8). • 30 Zn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 → Perceba que o elemento zinco pertence ao grupo 12 da tabela e está localizado no quarto período (10 + 2 = 12). Elementos terminados no bloco f Os elementos que terminam sua distribuição eletrônica em f estão presentes em 2 linhas horizontais externas localizadas abaixo do corpo da tabela: são eles os lantanídeos (4f) e os actnídeos (5f). Os lantanídeos também são conhecidos como ”terras raras“, sendo assim chamados devido à elevada dificuldade de isolar os elementos dessa fileira, pois seus raios são muito semelhantes por causa de um fenômeno chamado de contração lantanídica. Classificação dos elementos em metais, ametais e gases nobres A maioria dos elementos da Tabela Periódica é metal. Para um elemento ser classificado como metal, ele deve portar as seguintes características: apresentar brilho, conduzir calor, eletricidade ser dúctil, maleável e ser sólido na temperatura ambiente (com exceção do mercúrio, que é líquido na temperatura ambiente). Os elementos que não se enquadram nos metais são chamados de ametais, que apresentam características totalmente opostas aos metais, pois os ametais não conduzem calor ou eletricidade, não são dúcteis ou maleáveis e não apresentam brilho característico. Os elementos que apresentam características intermediárias entre os metais e ametais, como apresentar brilho, mas não conduzir eletricidade, são chamados de semimetais. Os elementos que não se enquadram nos metais, ametais ou semimetais são chamados de gases nobres (grupo 18 da Tabela Periódica). Os gases nobres são conhecidos pela sua inércia química, pois não reagem com outros elementos ou subtâncias, somente em condições extremas. Propriedades periódicas As propriedades periódicas são propriedades que se repetem ao longo da tabela, caracterizando um conjunto de elementos e dando propriedades aos materiais que apresentam esses elementos em sua estrutura. Raio atômico É complicado decretar onde acaba a nuvem eletrônica de um determinado átomo, pois para isso necessitamos definir o raio covalente, que é a distância entre o núcleo de dois átomos idênticos ligados dividida por 2. Raio atômico Raio atômico Nos grupos, o raio aumenta de cima para baixo devido ao crescimento do número de camadas expandir quando descemos em uma família na Tabela Periódica. 4F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 022.918 – 147766/20 Nos períodos, os raios maiores estão à esquerda da tabela, pois à medida que andamos para a direita em um mesmo período cotinuamos na mesma camada, porém ocorre aumento do número de prótons no núcleo, o que atrai mais a eletrosfera reduzindo o tamanho do átomo. Energia ou potencial de ionização É a energia necessária para retirar um elétron de um átomo no seu estado fundamental e gasoso. A retirada do elétron fica difícil quando o átomo é pequeno, pois os elétrons estão mais próximos do núcleo. Energia de ionização Energia de ionização A energia de ionização cresce de forma contrária ao raio atômico; então, nos grupos os átomos menores estão no topo da tabela, sendo eles os elementos mais difíceis de perder os elétrons. Os elementos de maior energia de ionização da tabela são os gases nobres, sendo o hélio o elemento com maior energia de ionização. Nos períodos, os elementos de maior energia de ionização são os que se localizam à direita da tabela, pois os átomos são menores. Afinidade eletrônica É a energia liberada quando um átomo no seu estado fundamental e gasoso ganha um elétron para se tornar um íon. Alguns elementos ficam muito estáveis quando ganham elétrons, por isso liberam energia. Os elementos com maiores energias de ionização são os átomos menores, pois a carga de atração nuclear é mais efetiva. Afinidade eletrônica Afinidade eletrônica Os gases nobres são excluídos da afinidade eletrônica, pois já têm 8 elétrons na última camada, e isso os torna muito estáveis, ou seja, não apresentam necessidade de ter elétrons para ficar mais estáveis. O elemento de maior afinidade eletrônica é o flúor. Eletronegatividade Eletronegatividade é uma tendência que um átomo apresenta de ficar negativo devido à forte atração por elétrons. Quanto menor o raio atômico, maior a eletronegatividade; logo, o comportamento se assemelha ao contrário do raio atômico. Eletronegatividade Eletronegatividade Os elementos mais eletronegativos da tabela se encontram na parte superior direita, sendo 3 elementos importantes, pois são os mais eletronegativos: o flúor, o oxigênio e o nitrogênio. Exercícios 1. (IFSul) O carbono (C) é um elemento químico de grande importância para os seres vivos, pois participa da composição química de todos os componentes orgânicos e de uma parcela dos compostos inorgânicos também. O carbono é vital em diversos processos associados à vida, como a respiração, em que o carbono presente em diversos compostos é transformado em dióxido de carbono. Dados: 6C (grupo 14) Em relação ao átomo do elemento químico carbono, no estado fundamental é correto afirmar que apresenta A) quatro elétrons na camada de valência (última camada). B) comportamento químico semelhante ao do nitrogênio. C) elétrons apenas nos níveis eletrônicos K, L e M. D) comportamento metálico. 2. (IFSul) Para que nosso organismo funcione bem, é fundamental a presença de alguns metais, dentre eles: o sódio, o magnésio, o ferro, o zinco e o cálcio. Dados: 24 Cr (grupo 6); 26 Fe (grupo 8); 30 Zn (grupo12). 11 Na (grupo 1); 12 Mg (grupo 2 ); 20 Ca (grupo2). A respeito desses metais, é correto afirmar que o A) cromo, o ferro e o zinco são metais de transição interna. B) cálcio e o magnésio apresentam propriedades semelhantes. C) ferro apresenta seis elétrons no subnível mais afastado do núcleo. D) sódio e o magnésio são metais alcalinos e apresentam um elétron na camada de valência. 5 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.918 – 147766 Módulo de estudo 3. (IFCE) O iodo, cujo símbolo é I e número atômico 53, possui aplicações bastante importantes. A sua ingestão é indicada, pois sua deficiência pode causar complicações no organismo. Na medicina é utilizado como tintura de iodo, um antisséptico. Sabendo que o iodo é um ametal, o seu grupo e período na Tabela Periódica são, respectivamente, A) calcogênios, 3º período. B) halogênios, 5º período. C) calcogênios, 5º período. D) halogênios, 7º período. E) actinídeos, 5º período. 4. (IFCE) Os diferentes elementos químicos conhecidos na atualidade foram organizados em um quadro que levou anos para ser construído, chamado de Tabela Periódica dos elementos químicos. Nela, os elementos estão posicionados obedecendo a uma ordem crescente de seus números atômicos, sendo dispostos em filas horizontais (períodos) e em colunas verticais (grupos). Baseado na sua distribuição eletrônica é possível localizar qualquer elemento na tabela, determinando seu grupo e seu período. O item que indica a localização correta na Tabela Periódica do átomo de zinco 30 Zn é A) 5º período e coluna 11. B) 3º período e coluna 13. C) 4º período e coluna 12. D) 4º período e coluna 15. E) 5º período e coluna 12. 5. (Enem) Na mitologia grega, Nióbia era a filha de Tântalo, dois personagens conhecidos pelo sofrimento. O elemento químico de número atômico (Z) igual a 41 tem propriedades químicas e físicas tão parecidas com as do elemento de número atômico 73 que chegaram a ser confundidos. Por isso, em homenagema esses dois personagens da mitologia grega, foi conferido a esses elementos os nomes de nióbio (Z = 41) e tântalo (Z = 73). Esses dois elementos químicos adquiriram grande importância econômica na metalurgia, na produção de supercondutores e em outras aplicações na indústria de ponta, exatamente pelas propriedades químicas e físicas comuns aos dois. KEAN, S. A colher que desaparece: e outras histórias reais de loucura, amor e morte a partir dos elementos químicos. Rio de Janeiro: Zahar, 2011. Adaptado. A importância econômica e tecnológica desses elementos, pela similaridade de suas propriedades químicas e físicas, deve-se a A) terem elétrons no subnível f. B) serem elementos de transição interna. C) pertencerem ao mesmo grupo na Tabela Periódica. D) terem seus elétrons mais externos nos níveis 4 e 5, respectivamente. E) estarem localizados na família dos alcalino-terrosos e alcalinos, respectivamente. 6. (Ufrgs ) Na coluna da direita estão listados cinco elementos da Tabela Periódica; na da esquerda, a classificação desses elementos. Associe a coluna da direita à da esquerda. ( ) Alcalino 1. Magnésio ( ) Halogênio 2. Potássio ( ) Alcalino-terroso 3. Paládio ( ) Elemento de transição 4. Bromo 5. Xenônio A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é A) 1 – 2 – 3 – 4 B) 2 – 4 – 1 – 3 C) 2 – 4 – 3 – 5 D) 3 – 2 – 4 – 5 E) 4 – 2 – 1 – 3 7. (IFSP) Desde a descoberta de um tipo de radiação por Röentgen em 1895, a aplicação da radiação é extremamente importante na sociedade moderna, principalmente como fonte de geração de energia elétrica, pelas usinas nucleares, e como método de diagnóstico e tratamento na medicina. Entretanto, as desvantagens da sua utilização são os acidentes nucleares, os riscos de contaminação e o lixo radioativo. De fato, no ano de 1986, em Chernobyl, ocorreu a explosão de uma usina, liberando cerca de 400 vezes mais contaminação que a bomba atômica de Hiroshima e matando mais de 4 mil pessoas. Chernobyl trabalhava com o átomo de césio. Um ano depois, em Goiânia, houve um acidente com contaminação com césio 137, o maior acidente nuclear do Brasil e o primeiro no mundo fora de uma usina nuclear. É correto afirmar que o elemento radioativo césio, na Tabela Periódica, é classificado como A) metal alcalino. B) calcogênio. C) semimetal. D) actinoide. E) não metal. 8. (Unisc) Pertencem à família dos calcogênios os elementos químicos A) flúor e bromo. B) oxigênio e nitrogênio. C) selênio e telúrio. D) sódio e lítio. E) estrôncio e bário. • Texto para a próxima questão: A calagem é uma etapa do preparo do solo para o cultivo agrícola em que materiais de caráter básico são adicionados ao solo para neutralizar a sua acidez, corrigindo o pH desse solo. Os principais sais, adicionados ao solo na calagem, são o calcário e a cal virgem. O calcário é obtido pela moagem da rocha calcária, sendo composto por carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e/ou de magnésio (MgCO 3 ). A cal virgem, por sua vez, é constituída de óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO), sendo obtida pela queima completa (calcinação) do carbonato de cálcio (CaCO 3 ). Disponível em: <http://alunosonline.uol.com.br/quimica/calagem.html> e <https://pt.wikipedia.org/wiki/Calagem>. Acesso em: 21 mar. 2017. Adaptado. 9. (IFSul) Os metais que aparecem no texto são classificados como A) alcalinos. B) halogênios. C) calcogênios. D) alcalino-terrosos. 6 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.918 – 147766 Módulo de estudo 10. (IFCE) A Tabela Periódica é uma ferramenta muito útil para os químicos, embora ela tenha sido pensada a mais de um século atrás. Sobre a organização sistemática dos elementos, é verdadeiro afirmar-se que A) os elementos de um mesmo grupo apresentam propriedades químicas semelhantes, no entanto o número de elétrons na camada de valência de átomos de um mesmo grupo sempre sofre variação. B) os metais são elementos apresentados em todas as colunas da Tabela Periódica. C) todos os gases nobres estão descritos em um único período na Tabela Periódica. D) a Tabela Periódica atual ordena os elementos em ordem crescente de número atômico. E) o raio atômico é a propriedade periódica que indica que, quanto mais elétrons presentes no átomo, maior ele será. Gabarito 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 A B B C C B A C D D Resoluções 01. Basta fazer a distribuição eletrônica e encontraremos 4 elétrons na última camada. Resposta: A 02. Cálcio e magnésio são elementos do mesmo grupo da Tabela Periódica. Resposta: B 03. Fazendo a distribuição eletrônica encontramos que a camada de valência é a quinta e que o elemento apresenta 7 elétrons na última camada com distribuição terminada em p. Logo, seu grupo é o 17 (família dos halogênios). Resposta: B 04. Basta fazer a distribuição eletrônica e encontrar que a distribuição termina com 10 elétrons no subnível d. Logo, pertence ao grupo 12 e o maior valor de camada é a quarta camada, (está no quarto período). Resposta: C 05. Basta fazer a distribuição eletrônica que encontramos o mesmo valor para a última camada. Resposta: C 06. Temos que conhecer bem a posição dos elementos e dos grupos da Tabela Periódica. Resposta: B 07. O césio é um metal alcalino. Resposta: A 08. Selênio e telúrio fazem parte dos elementos do grupo 16. Resposta: C 09. Os metais são o cálcio e o magnésio. Resposta: D 10. A tabela atual apresenta a sequência dos elementos em ordem crescente de números atômicos. Resposta: D Anotações SUPERVISOR/DIRETOR: DAWISON S. – AUTOR: IGOR TORRES DIGITAÇÃO: REJANE – REVISÃO: ALLANA
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