Classificação Periódica dos Elementos

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CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS
M.Sc. Waldomiro Bezerra de Queiroz
Waldomiro.queiroz@gmail.com
Mendeleyev conseguiu prever com grande precisão as propriedades dos elementos de massas atômicas 44 (escândio) e 72 (germânio).
CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA MODERNA
*
Estrutura da Tabela Periódica Moderna
 Períodos: são as linhas horizontais, definem o número de camadas dos elementos.
 Grupos ou Famílias: são as linhas verticais, definem o número de elétrons da camada de valência.
Período
Família
Classificação dos Elementos
: Hidrogênio 1 elemento 
: Metais 84 elementos
: Ametais 11 elementos
: Semimetais 7 elementos 
: Gases nobres 6 elementos
Estrutura da Tabela Periódica
 Ordem crescente de Número Atômico (Z):
	 13
 Al
 26,9
Z = n° de prótons = n° e-
A = média ponderada das massas atômicas dos isótopos.
CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA MODERNA
*
Estrutura da Tabela Periódica
 Existência dos Elementos:
Elementos Naturais: Z  92
Elementos Artificiais: Z  92
Elementos Cisurânicos: Tecnécio – Tc e Promécio - Pm
Classificação dos Elementos Artificiais:
H Cisurânicos U Transurânicos Mt
1 92 109 
	FAMÍLIA	NOME	CONFIGURAÇÃO DA ÚLTIMA CAMADA	COMPONENTES
	1 A	METAIS ALCALINOS	ns1	Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
	2 A	METAIS ALCALINOS- TERROSOS	ns²	Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
	3 A	FAMÍLIA DO BORO	ns² np1	B, Al, Ga, In, Tl
	4 A	FAMÍLIA DO CARBONO	ns² np²
	C, Si, Ge, Sn, Pb
	5 A	FAMÍLIA DO NITROGÊNIO	ns² np³
	N, P, As, Sb, Bi
	6 A	CALCOGÊNIOS	ns² np4
	O, S, Se, Te, Po
	7 A	HALOGÊNIOS	ns² np5
	F, Cl, Br, I, At
	8 A	GASES NOBRES	ns² np6
	He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Maleabilidade capacidade de ser transformado em lâminas.
Ductibilidade capacidade de ser estirado em fios. 
 Alguns elementos apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais, recebendo o nome de semi-metais ou metalóides.
	METAIS	NÃO-METAIS
	Geralmente sólidos à temperatura ambiente.	Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.
	Brilho característico.	Não apresentam brilho característico.
	Bons condutores de calor e eletricidade.	Maus condutores de calor e eletricidade.
	Maleáveis e dúcteis.	Não são maleáveis e nem dúcteis.
	Formam geralmente cátions.	Formam geralmente ânions.
Formação da Tabela Periódica
 Sua estrutura é baseada na distribuição eletrônica dos elementos em ordem de número atômico.
s
d
p
f
EXERCÍCIOS
	Qual a estrutura eletrônica do enxofre (Z=16), por níveis e subníveis eletrônicos? Qual a posição desse elemento na classificação periódica?
	Qual é a estrutura eletrônica do tungstênio (Z=74)? Qual é a posição desse elemento na classificação periódica?
	 Um certo átomo de elemento E, genérico, apresenta o elétron mais energético no subnível 4p5. Pede-se: 
 a) qual o período e família do sistema periódico a que pertence o elemento E?
b) Qual o número atômico dos elementos que antecedem e sucedem o elemento E na mesma família do sistema periódico?
PROPRIEDADES PERIÓDICAS E APERIÓDICAS
Muitas propriedades físicas e químicas dos elementos são funções periódicas de seus números atômicos (Lei de Periodicidade ou Lei de Moseley)
Propriedades dos Elementos
Definição: são as propriedades que variam em função dos números atômicos dos elementos.
Podem ser de dois tipos:
 Aperiódicas: são as propriedades cujos valores aumentam ou diminuem continuamente com o aumento do número atômico.
 Periódicas: são as propriedades que oscilam em valores mínimos e máximos, repetidos regularmente com o aumento do número atômico. 
Propriedades Aperiódicas
Exemplos:
n° atômico
Valor numérico
Massa Atômica
n° atômico
Valor numérico
Calor Específico
Propriedades Periódicas
Variação Típica:
n° atômico
Valor numérico
PROPRIEDADES PERIÓDICAS
	São aquelas que, à medida que o número atômico aumenta, assumem valores crescentes ou decrescentes em cada período, ou seja, repetem-se periodicamente. 
A variação periódica das propriedades atômicas dos elementos ao longo da Tabela Periódica pode ser interpretada com base em três fatores:
  O efeito do aumento do número de elétrons
Quanto maior é o número de elétrons, maior será a repulsão entre estes e, portanto, a nuvem eletrônica será mais expandida.
 O efeito do aumento do número quântico principal, n, dos orbitais de valência
 Quanto maior é o número quântico principal maior é a energia dos elétrons de valência, mais afastados ficam do núcleo e, consequentemente, menos atraídos serão por este.
 O efeito do aumento da carga nuclear (carga positiva)
Quanto maior é a carga nuclear, maior é a atração que os elétrons sofrem por parte do núcleo e, consequentemente, menor será a nuvem eletrônica, isto é, a nuvem eletrônica será mais contraída.
 
RAIO ATÔMICO
ENERGIA DE IONIZAÇÃO
AFINIDADE ELETRÔNICA
ELETRONEGATIVIDADE
ELETROPOSITIVIDADE
Nuvem eletrônica
Raio atômico é a distância média do 
núcleo aos elétrons do subnível mais afastado.
A distância média dos elétrons ao núcleo, centro do átomo, vai sendo tanto maior quanto mais elevado for o número quântico principal, n, das orbitais de maior energia.
RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO ÁTOMO
Estes dois últimos efeitos conjugados superam o efeito do aumento da carga nuclear ao longo do grupo, fazendo com que o raio atômico aumente ao longo do grupo.
 A carga nuclear aumenta ao longo do grupo, o que faz com que a atração dos elétrons por parte do núcleo seja maior e, consequentemente, menor seria a nuvem eletrônica ao longo do grupo.
 No entanto, o número quântico principal dos orbitais de valência aumenta ao longo do grupo, o que implica um aumento do tamanho dos átomos (um aumento do raio atômico), dado que, os elétrons de valência estão cada vez mais afastados do núcleo, logo, menos atraídos por este. 
 
 Já o número de elétrons também aumenta ao longo do grupo, o que faz com que seja maior a repulsão entre estes e, portanto, a nuvem eletrônica será mais expandida.
Resumindo…
	Ao longo do grupo – aumenta o nº de níveis, ficando os elétrons de valência a distâncias cada vez maiores do núcleo  maior o tamanho do átomo  aumenta o raio atômico.
	Ex. 3Li – 1s2 2s1
 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1  maior nº de níveis preenchidos
 
  maior tamanho  maior raio atômico
 Não há variação do número quântico principal dos orbitais de valência ao longo do período.
 Embora o número de elétrons aumente ao longo do período o que implicaria uma maior repulsão entre estes e, portanto, uma nuvem eletrônica mais expandida este efeito é superado pelo efeito do aumento da carga nuclear o que faz com que a atração que os elétrons sofrem por parte do núcleo seja maior e, consequentemente, menor será a nuvem eletrônica ao longo do período.
 
Como o efeito do aumento da carga nuclear é o predominante ou o mais influente, o raio atômico diminui ao longo do período.
Resumindo…
	Ao longo do período (para os elementos representativos) – a carga nuclear aumenta (este fator prevalece em relação ao fator nº de elétrons de valência)
	  aumenta a força atrativa núcleo – elétrons de valência  há contração da nuvem eletrônica  menor o tamanho do átomo  diminui o raio atômico.
	Ex. 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 12Mg - 1s2 2s2 2p6 3s2 
 carga nuclear - + 11 carga nuclear - + 12 
 menor carga nuclear  maior tamanho  maior raio atômico
Quando se trata de um cátion, ou seja,um átomo que perdeu elétrons, o raio iônico é menor que o raio atômico.
RAIO IÔNICO: CÁTIONS
Quando se trata de um ânion, ou seja, um átomo que ganha elétrons, o raio iônico é maior que o raio atômico.
RAIO IÔNICO: ÂNIONS
He
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
RAIO ATÔMICO
RAIO ATÔMICO
Número de elementos em cada período: 2, 8, 8, 18, 18, 32
*
ENERGIA (OU POTENCIAL) DE IONIZAÇÃO
	É a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso.
X (g) + Energia → X+(g) + e-
 
 
 1º
 
 2º
 
 
3º
 
 
4º
 
5º
 
 
6º
 
 
 
7º
 
 
 
 1 2 13 14 15 16 17 18
 
H
2,18
 
He
3,94
Li
0,86
Be
1,49
 
B
1,33
C
1,80
N
2,33
O
2,18
F
2,79
Ne
3,46
Na
0,82
Mg
1,23
 
Al
0.96
Si
1,31
P
1,68
S
1,66
Cl
2,08
Ar
2,52
K
0,69
Ca
0,98
 
Ga
0,95
Ge
1,29
As
1,61
Se
1,56
Br
1,90
Kr
2,24
Rb
0,66
Sr
0,91
In
0,92
Sn
1,17
Sb
1,31
Te
1,45
I
1,67
Xe
1,95
Cs
0,62
Ba
0,83
Tl
0,98
Pb
1,19
Bi
1,29
Po
1,35
At
-
Rn
1,72
Fr
-
Ra
-
Energias de ionização em (… x 10-18) J/e 
Número atómico (Z)
Primeira 
Energia de ionização
(J/e)
Pela análise do gráfico, podemos concluir:
	Os metais alcalinos são os que apresentam menores valores de energia de 1ª ionização;
	Os gases nobres são os que apresentam maiores valores de energia de 1ª ionização;
	A I aumenta de um modo geral ao longo do período, verificando-se algumas exceções;
	As I diminuem bruscamente quando se passa do gás nobre para o metal alcalino seguinte, isto é, quando se muda de período;
	A I diminui ao longo do grupo.
 se verifica um aumento do nível de valência ao longo do grupo, o que faz com que os elétrons de valência se encontrem mais afastados do núcleo, logo menos atraídos por este e, portanto, são mais fáceis de arrancar;
 já o número de elétrons também aumenta ao longo do grupo, o que faz com que maior seja a repulsão entre estes e, portanto, os elétrons de valência são mais fáceis de arrancar
 aumenta a carga nuclear o, o que faria com que a atração que os elétrons de valência sofrem por parte do núcleo fosse maior e, consequentemente, mais difíceis de arrancar;
Os dois primeiros efeitos conjugados superam o efeito do aumento da carga nuclear ao longo do grupo, fazendo com que a primeira energia de ionização aumente ao longo do grupo.
 Embora o número de elétrons aumente ao longo do período o que implicaria uma maior repulsão entre estes e, portanto, mais facilmente seriam extraídos os elétrons de valência, este efeito é superado pelo o efeito do aumento da carga nuclear o que faz com que a atração que os elétrons de valência sofrem por parte do núcleo seja maior sendo, por isso, mais difíceis de extrair. 
 Não há variação do nível de valência ao longo do período.
	Ao longo do grupo – aumenta o nº de níveis, aumentando o tamanho do átomo, ficando os elétrons de valência mais afastados do núcleo, sendo mais fácil de removê-los  energia de ionização diminui.
 Ex. 3Li – 1s2 2s1
 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 - apresenta menor valor de energia de 1ª ionização
	Ao longo do período – a carga nuclear aumenta  aumenta a força atrativa núcleo – elétrons de valência  há contração da nuvem eletrônica  menor o tamanho do átomo, ficando os elétrons mais atraídos pelo núcleo do átomo  energia de ionização aumenta.
Ex. 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 
 12Mg - 1s2 2s2 2p6 3s2 - apresenta maior valor de energia de 1ª ionização
Resumindo…
	Quanto maior o tamanho do átomo, menor será a energia de ionização.
 He
 Ne
 Ar
 Kr
 Xe
 Rn
H
Fr
Exemplo:
	Mg (g) + 7,6 eV → Mg+ + 1 e- (1ª EI)
	Mg+ (g) + 14,9 eV → Mg2+ + 1 e- (2ª EI) 
	Mg2+(g) + 79,7 eV → Mg3+ + 1 e- (3ª EI)
	Assim: EI1< EI2 < EI3 < …..
AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE
	É a energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso,“captura” um elétron.
X (g) + e- → X-(g) + Energia
H
Fr
AFINIDADE ELETRÔNICA
F
ELETRONEGATIVIDADE
	A força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação.
B C N O F
 Cl
 Br
 I
H
Fr
ELETRONEGATIVIDADE
ELETROPOSITIVIDADE 
	CARÁTER METÁLICO: Propriedade periódica associada à reatividade química.
ELETROPOSITIVIDADE 
Fr
1. Quanto menor o raio de um átomo: 
 
 I- Maior sua dificuldade para perder elétrons, isto é, maior sua energia de ionização;
 II- Maior sua facilidade para receber elétrons, isto é, maior sua afinidade eletrônica;
 III- Maior sua tendência de atrair elétrons, isto é, maior sua eletronegatividade.
 
Quais as afirmações corretas?
 a) I
 b) II
 c) III
 d) I e II
 e) I, II e III
EXERCÍCIOS
2. O gráfico a seguir mostra, em ordem aleatória de posição na tabela periódica, as primeiras energias de ionização (EI) dos oito elementos representativos do quinto período da tabela periódica. Os oito elementos estão denominados genericamente por A, B, C, D, E, G, J e M
Com base nos dados apresentados no gráfico e nos seus conhecimentos sobre o tema, analise as afirmativas.
 
I. O elemento B possui dois elétrons na camada de valência.
II. O elemento D possui apenas 4 camadas eletrônicas.
III. O elemento G possui configuração de valência igual a 5s25p5.
IV. O elemento C se estabiliza quando perde 1 elétron da camada de valência.
 
Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas.
 
a) Somente I.
b) I e III.
c) III e IV.
d) I, II e IV.
e) II, III e IV.
Fim