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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): João Façanha assunto: ProPriedades Periódicas frente: Química AULA 11 FUNDAMENTOS Resumo Teórico São aquelas que apresentam variação periódica na tabela, crescendo e decrescendo, à medida que o Z aumenta. Raio Atômico É muito difícil medir o raio de um átomo isolado, pois a eletrosfera não apresenta um limite bem definido. Mas, quando átomos de um elemento empacotam-se em sólidos, são encontradas distâncias definidas de um núcleo ao outro. Portanto, vamos considerar o raio atômico como sendo a metade da distância entre os núcleos de dois átomos vizinhos. Nas famílias (coluna vertical) os raios atômicos aumentam de cima para baixo, pois, nesse sentido, aumenta o número de níveis de energia dos átomos. Por exemplo: um átomo do 1º período tem apenas um nível de energia, portanto terá menor raio atômico que um átomo do 2º período (da mesma família) que tem dois níveis de energia. Nos períodos (linha horizontal), conforme caminhamos para a direita, aumenta o número atômico (número de prótons) para átomos de mesmo número de níveis de energia, portanto aumenta a atração do núcleo pela eletrosfera, diminuindo o tamanho do átomo e consequentemente o raio. Assim, o raio atômico cresce da direita para a esquerda nos períodos. Esquema: OBSERVAÇÃO: Raios Iônicos Raio de Cátion Quando um átomo perde elétron, a repulsão da nuvem eletrônica diminui, diminuindo o seu tamanho. Inclusive pode ocorrer perda do último nível de energia e quanto menor a quantidade de níveis, menor o raio. Portanto: raio do átomo > raio do cátion 11 1 11 11 11 3 Na pr tons el trons n veis de energia Nae ó é í →− −( ) ++ 11 10 2 1 2 2 3 1 22 2 6 1 2 protóns el trons n veis de energia s s p s s é í ss p raio Na raio Na 2 62 > + Raio do Ânion Quando um átomo ganha elétron, aumenta a repulsão da nuvem eletrônica, aumentando o seu tamanho. Portanto: raio do átomo < raio do ânion 8 2 8 2 8 8 8 2 8 O pr tons el trons n veis de energia O Oe ó é í → >+ − −( ) pprotóns el trons níveis de energia 10 2 é expansão do nível deenergiaa 1 2 2 1 2 22 2 4 2 2 6s s p s s p 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 022.147 – 147069/20 Íons Isoeletrônicos Íons isoelétricos são os que apresentam igual número de elétrons e, portanto, o número de níveis é o mesmo. Assim, quanto maior for o número atômico, maior será a atração do núcleo pela eletrosfera e menor o raio. Exemplo: 12 2 11 1 9 1 12 10 11 10 9 Mg Na F pr tons e pr tons e pr tons + + − − − , , ó ó ó 110 2 e r r r Mg Na F − < <+ + − Energia (ou Potencial) de Ionização É a energia necessária para retirar um elétron de um átomo (ou íon) isolado no estado gasoso. X (g) + energia → X+ (g) + e– Quando retiramos um elétron de um átomo eletricamente neutro (1a energia de ionização) gasta-se uma certa quantidade de energia, a qual, geralmente, é expressa em elétrons-volt (eV). Se formos retirar um segundo elétron (2a energia de ionização), gasta-se uma quantidade maior de energia, pois, à medida que cada e- é retirado, o raio atômico diminui. Exemplo: Al (g) + E 1 (6,0 e V) → Al+ (g) + e– Al+ (g) + E 2 (18,8 e V) → Al2+ (g) + e– Al2+ (g) + E 3 (28,4 e V) → Al3+ (g) + e– Nas famílias e nos períodos, a energia de ionização aumenta conforme diminui o raio atômico, pois, quanto menor o tamanho do átomo, maior a atração do núcleo pela eletrosfera e, portanto, mais difícil retirar o elétron. Esquema: Afinidade Eletrônica ou Eletroafinidade É a quantidade de energia liberada quando um átomo neutro, isolado no estado gasoso, recebe um elétron. X(g) + e– → X– (g) + energia A eletroafinidade pode ser entendida como a medida da intensidade com que o átomo captura o elétron. Nas famílias e nos períodos, a eletroafinidade aumenta com a diminuição do raio atômico, pois, quanto menor o raio, maior a atração exercida pelo núcleo. Esquema: Eletronegatividade É a capacidade que um átomo possui de atrair para si o par de elétrons, compartilhado com outro átomo. Nas famílias e nos períodos, a eletronegatividade cresce conforme o elemento apresenta o menor raio atômico, com exceção dos gases nobres, pois a atração do núcleo pela camada de valência será maior. Esquema: Eletropositividade ou Caráter Metálico É a capacidade que um átomo possui de doar elétrons. Nas famílias e nos períodos, a eletropositividade aumenta conforme aumenta o raio atômico, pois, quanto maior o raio, menor a atração do núcleo pela eletrosfera, mais fácil de doar elétrons. Esquema: Volume Atômico É o volume ocupado por 1 mol de átomos (6,0 · 1023 átomos) do elemento no estado sólido. Assim, o volume atômico depende, além do volume dos átomos, do espaçamento que ocorre entre eles. Nas famílias, o volume atômico aumenta de acordo com o aumento do raio. Nos períodos, o volume atômico aumenta de acordo com o aumento do raio, mais ou menos do centro da tabela para a esquerda; já do lado direito, a variação é oposta, isto é, devido ao maior espaçamento que ocorre entre os átomos, principalmente nos metais. 3 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.147 – 147069/20 Módulo de estudo Esquema: Densidade Absoluta Densidade (d) de um elemento é a razão entre sua massa (m) e seu volume (V). d m V = Nas famílias, a densidade aumenta de cima para baixo, pois, nesse sentido, a massa cresce mais que o volume. Nos períodos, a densidade aumenta das extremidades para o centro, pois, quanto menor o volume, maior a densidade, já que a variação de massa nos períodos é muito pequena. Esquema: Pontos de Fusão e de Ebulição Os pontos de fusão e ebulição são, respectivamente, as temperaturas nas quais o elemento passa do estado sólido para o líquido e do estado líquido para o gasoso. Nas famílias, os pontos de fusão e de ebulição aumentam de acordo com a densidade, pois, quanto mais denso e compacto o retículo cristalino, mais difícil a separação dos átomos. Nas famílias dos metais alcalinos e dos alcalinoterrosos, o crescimento é oposto ao das demais. Nos períodos, os pontos de fusão e de ebulição aumentam também com o aumento da densidade. Esquema: Exercícios 1. Considerando uma molécula diatômica, o raio do átomo é a metade da distância determinada, experimentalmente, entre o centro dos dois átomos. Raio atômico é uma propriedade periódica e várias outras dependem dela. Avalie as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta. I. Se compararmos os raios atômicos dos elementos P, S e Cl, o P possui o menor raio atômico; II. O F possui maior raio atômico que o íon F–; III. Entre os íons F–, Na+ e Mg2+, o último apresenta o menor raio iônico. A) As afirmativas I, II e III estão corretas. B) As afirmativas II e III estão corretas. C) Apenas a afirmativa III está correta. D) Apenas a afirmativa II está correta. 2. A representação a seguir corresponde à parte superior da tabela periódica, na qual as letras não correspondem aos verdadeiros símbolos dos elementos. Considere as afirmativas acerca dos elementos hipotéticos (A, B, C) apresentados na Tabela Periódica. I. Dentre os elementos hipotéticos, o elemento A é o de maior afinidade eletrônica (“energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso, captura um elétron”); USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química, Vol. 2: Físico-Química. 12ª ed. Reform - São Paulo: Ed. Saraiva, 2009, pág. 202. II. Dentre os elementos hipotéticos, pode-se afirmar que o elemento B é o de maior eletropositividade (“capacidade de um átomo perder elétrons, originando cátions”); USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química, Vol. 2: Físico-Química. 12ª ed. Reform - São Paulo: Ed. Saraiva, 2009, pág. 203. III. Dentre os elementos hipotéticos, pode-se afirmarque o elemento C é o mais eletronegativo (“força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação”). USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química, Vol. 2: Físico-Química. 12ª ed. Reform - São Paulo: Ed. Saraiva, 2009, pág. 202. Das afirmativas feitas está(ão) correta(s) apenas A) I. D) I e II. B) II. E) II e III. C) III. 3. Sobre os átomos dos elementos químicos Ca (grupo 2) e F (grupo 17), são feitas as seguintes afirmações: I. São conhecidos como alcalinoterrosos e calcogênios, respectivamente; II. Formam uma substância química representada por CaF 2 chamada fluoreto de cálcio; III. A ligação química entre esses dois átomos é iônica; IV. Ca possui maior energia de ionização do que F. Dados: Ca (Z = 20); F(Z = 9) Está correto apenas o que se afirma em A) I, II e III. D) II e IV. B) I, III e IV. E) III. C) II e III. 4F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 022.147 – 147069/20 4. A diversidade de materiais existente no mundo tem relação com sua estrutura interna e com as interações que ocorrem no nível atômico e subatômico. As propriedades periódicas, como raio, eletronegatividade, potencial de ionização e afinidade eletrônica, auxiliam a explicação de como formam esses materiais. Duas dessas propriedades são centrais: raio atômico e raio iônico. Considere a figura a seguir. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/ upload/conteudo/crescimento-dos-raios-atomicos-na-tabela.jpg>. Acesso em: 11 de março 2018. Essa figura representa os raios atômicos e iônicos de algumas espécies químicas. Sobre essas espécies e seus raios, é correto concluir que A) o raio dos ânions é maior que o do respectivo elemento no estado neutro, porque o átomo ganhou elétrons e manteve sua carga positiva. B) o raio atômico e iônico dos elementos de um mesmo período diminui com o aumento do número atômico e com a mudança de carga. C) o raio iônico dos elementos de uma mesma família não segue a periodicidade e varia independentemente do ganho ou da perda de elétrons. D) o raio dos cátions é menor que o do respectivo elemento no estado neutro, porque o átomo perdeu elétrons, aumentando o efeito da carga nuclear. 5. 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 homenagem a 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 alcalinos terrosos e alcalinos, respectivamente. 6. Analise a tabela periódica e as seguintes afirmações a respeito do elemento químico enxofre (S): I. Tem massa atômica maior do que a do selênio (Se). II. Pode formar com o hidrogênio um composto molecular de fórmula H 2 S; III. A energia necessária para remover um elétron da camada mais externa do enxofre é maior do que para o sódio (Na); IV. Pode formar com o sódio (Na) um composto iônico de fórmula Na 3 S. São corretas apenas as afirmações A) I e II. D) II e IV. B) I e III. E) III e IV. C) II e III. 7. Observe as reações a seguir: A X A e A Y A e A Z A e g g g g g g � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) + → + + → + + → + + − + + − + + − 2 2 3 X, Y e Z correspondem ao valor de energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. A alternativa que apresenta corretamente o nome dessa propriedade periódica e os valores de X, Y e Z respectivamente, é: A) eletroafinidade; 578 kJ, 1820 kJ e 2750 kJ. B) energia de ionização; 2750 kJ, 1820 kJ e 578 kJ. C) energia de ionização; 578 kJ, 1820 kJ e 2750 kJ. D) eletroafinidade; 2750 kJ, 1820 kJ e 578 kJ. 8. Recentemente, quatro novos elementos químicos foram incorporados à tabela de classificação periódica, sendo representados pelos símbolos Uut, Uup, Uus e UUo. Dentre esses elementos, aquele que apresenta maior energia de ionização é: Dado: sétimo período da tabela periódica. A) UUt B) UUp C) UUs D) UUo 5 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// 022.147 – 147069/20 Módulo de estudo 9. O planeta B possui sua própria tabela periódica, sendo que uma parte dela está representada abaixo. As propriedades periódicas no planeta B seguem as mesmas tendências observadas na Terra. X T Z A D Q L Com base nas informações acima, analise as proposições. I. O elemento Z possui raio atômico maior que Q; II. A ordem de eletronegatividade no segundo período é Z < A < D; III. O elemento L possui uma eletronegatividade maior que Q. IV. O maior raio atômico, nessa parte da tabela periódica, é o de Q. V. O elemento X é menos eletronegativo que T. Assinale a alternativa correta. A) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. B) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. C) Somente as afirmativas I, II, III e V são verdadeiras. D) Somente as afirmativas IV e V são verdadeiras. E) Somente a afirmativa IV é verdadeira. 10. Na tabela periódica a seguir, alguns elementos químicos foram representados aleatoriamente pelos algarismos romanos I, II, III, IV e V. A respeito desses elementos químicos, é correto afirmar que A) I é um elemento de transição e está no grupo 6 da tabela periódica. B) II possui o maior raio atômico e é um exemplo de metal alcalinoterroso. C) III possui a configuração eletrônica da camada de valência ns2np1. D) IV possui a tendência de receber elétrons quando faz ligação com o elemento II. E) V é um metal nobre e possui uma elevada energia de ionização. Gabarito 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C C D C C C D A D Resoluções 01. I. Falso. P é o elemento mais a direita dentre os listados, portanto possui o maior raio. II. Falso. F– possui um elétron a mais do que o F, portanto sua última camada está expandida e será maior. III. Verdadeiro. Em espécies isoeletrônicas: o menor raio iônico será aquele que possuir uma maior carga que no caso seria o Mg2+. Resposta: C 02. I. Falso. O elemento A é o que está mais a esquerda e para baixo possível, portanto possui uma menor afinidade eletrônica. II. Falso. O elemento A por estar mais a esquerda e para baixo possível possui a maior eletropositividade e não o elemento B. III. Verdadeiro. O elemento C é o que está mais a direita superior possível (excluindo-se os gases nobres), portanto é o elemento de maior eletronegatividade. Resposta: C 03. I. Incorreto. Os elementos químicos cálcio e flúor são conhecidos como alcalinoterrosos (grupo 2 ou família II A) e halogênios (grupo 17 ou família VII A), respectivamente. II. Correto. Formam uma substância química representada por CaF 2 , chamada fluoreto de cálcio. (Ca2+F– F– ⇒ CaF 2 ) III. Correto. A ligação química entre o cálcio (forma cátion) e o flúor (forma ânion) é iônica. IV. Incorreto. O cálcio (metal com quatro camadas) possui menor energia de ionização (para o elétron mais afastado) do que flúor (ametal com duas camadas). 20 2 2 6 2 6 2 9 2 2 5 1 2 2 3 3 4 1 2 2 Ca s s p s p s F s s p K L M N K L : : � � �� �� � ���� � � � �� ��� Resposta: C 04. O raio dos cátions é menor que o do respectivo elemento no estado neutro, porque o átomo perde elétrons, porém, a carga nuclear permanece a mesma. Consequentemente, a força de atração entre o núcleo e os elétrons restantes aumenta. Resposta: D 05. A similaridade das propriedades químicas e físicas dos elementos químicos deve-se ao fato deles pertencerem a um mesmo grupo ou família da tabela periódica. Observação teórica: tanto o nióbio (Nb; Z = 41) como o tântalo (Ta; Z = 73) estão localizados no grupo 5 ou, anteriormente denominado, grupo VB da tabela periódica. Resposta: C 6F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo 022.147 – 147069/20 06. I. Incorreta. O enxofre (S) tem massa atômica menor do que a do selênio (Se), pois está localizado no mesmo grupo, porém num período acima na classificação periódica. II. Correta. O enxofre (S) é um ametal que pode formar com o hidrogênio um composto molecular de fórmula H 2 S pois apresenta seis elétrons de valência (grupo 16) e pode compartilhar dois destes. III. Correta. Tanto o enxofre (S) como o sódio (Na) estão localizados no terceiro período da classificação periódica. Quanto mais a direita num mesmo período, maior a carga nuclear e, consequentemente, a energia de ionização. IV. Incorreta. Pode formar com o sódio (Na) um composto iônico de fórmula Na 2 S. Na(grupo 1) ⇒ Na+ S(grupo 16) ⇒ S2– Na+Na+S2– ⇒ Na 2 S Resposta: C 07. Energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso: energia de ionização ou potencial de ionização. Quanto maior o número de elétrons retirado da espécie química, maior será a energia de ionização. A X A e A Y A e A Z A e g g g g g g � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) + → + + → + + → + + − + + − + + − 2 2 3 > >Z Y X kJ kJ kJ2 750 1 820 578. . ��� �� � ��� Resposta: C 08. De acordo com a tabela periódica: Uut (Z = 113) Uup (Z = 115) Uus (Z = 117) Uuo (Z = 118) Quanto mais à direita num mesmo período, menor o raio atômico e maior a e energia de ionização. Conclusão: o UUo apresenta maior energia de ionização. Resposta: D 09. I. Incorreta. O elemento de maior raio é o Q. II. Correta. A ordem de eletronegatividade no segundo período será: Z < A < D. III. Incorreta. O elemento mais eletronegativo é o T, pelo seu posicionamento na tabela. IV. Correta. De acordo com o posicionamento na tabela, o elemento de maior raio será o Q. V. Correta. O elemento X é menos eletronegativo que T, pois está situado a sua esquerda na tabela, e a eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita nos períodos. Assim, somente as afirmativas II, IV e V estão corretas. Resposta: A 10. I. é um elemento de transição externa e está no grupo 8 (VIIIB) da tabela periódica. II. é um exemplo de metal alcalino (grupo 1 ou família IA). III. possui a configuração eletrônica da camada de valência ns2np2 (grupo 14 ou família IVA) IV. (oxigênio; 2s22p6 – camada de valência) possui a tendência de receber elétrons quando faz ligação com o elemento II (potássio; 4s1 – camada de valência). 8 2 2 4 2 2 2 19 2 2 6 2 6 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 3 3 4 1 2 6 O s s p O s s p K s s p s p s K s s : : : : ⇒ ⇒ − + 22 3 36 2 6 2 2 p s p K K O K O+ + − ⇒ V. é um gás nobre (xenônio; grupo 18 ou família VIIIA) e possui uma elevada energia de ionização em relação aos outros elementos representados. Resposta: D SUPERVISOR/DIRETOR: DAWISON S. – AUTOR: JOÃO FAÇANHA DIGITAÇÃO: GEORGENES – REVISÃO: LÍCIA