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Unidade 2 - Tabela Periódica (Parte 2) Professora: Tatiana de Freitas Silva Introdução à Tabela Periódica A tabela periódica foi uma organização que os cientistas fizeram para sistematizar o conhecimento. A classificação periódica dos elementos é, sem dúvida, uma das maiores e mais valiosas generalizações científicas. Com o desenvolvimento cultural, o homem passou a ter uma maior diversidade de materiais. Era necessária, portanto, uma classificação, ordenando-os de acordo com os mais diversos critérios. Um dos mais célebres cientistas que participou dessa construção foi Mendeleiev. Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) Introdução à Tabela Periódica Atenção!!!! Forma-se um grupo de elementos a partir de suas características semelhantes, que são as propriedades químicas e físicas semelhantes; não significa que são iguais. Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) Introdução à Tabela Periódica Classificação de Mendeleiev O cientista russo Dmitri Ivanovitch Mendeleiev (1869) organizou a classificação dos elementos seguindo alguns princípios: • Periodicidade de propriedades em função dos pesos atômicos; • Mendeleiev chegou a um grau de precisão científica que seus contemporâ- neos não atingiram. • Elementos com propriedades semelhantes faziam parte de um mesmo grupo da tabela periódica (essa é a principal característica da tabela periódica). Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) Introdução à Tabela Periódica Com o passar dos anos, algumas modificações foram introduzidas. A mais importante foi a substituição do periodismo em função do peso atômico pelos números atômicos. Quem propôs essa alteração foi Moseley estudando a emissão de raios X. Ele percebeu uma relação linear entre a carga atômica e a difração de raios X. Analisando os elementos dispostos na tabela periódica. Moseley percebeu que essa relação está ligada diretamente ao número atômico dos elementos. Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) Introdução à Tabela Periódica Dessa forma, podemos dizer que as propriedades físicas e químicas dos elementos estão intimamente relacionadas a distribuição eletrônica dos elementos. Com isso, muitas características podem ser previstas através do estudo do átomo e suas regiões (núcleo e eletrosfera). Porém algumas são tradicionais e estão presentes desde a idealização da primeira tabela periódica. A principal já foi citada, elementos com propriedades semelhantes fazem parte de um mesmo grupo na tabela. Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica • Na tabela periódica atual, os elementos estão dispostos em ordem crescente de número atômico. • A tabela periódica atual possui 18 grupos (famílias), que correspondem às linhas verticais (tem relação com o subnível mais energético). • A tabela periódica possui 7 períodos, que correspondem às linhas horizontais (tem relação com o último nível do elemento). • A tabela periódica apresenta dois grandes grupos: Transição e os Representativos. Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica ELEMENTOS REPRESENTATIVOS E ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO A tabela periódica possui dois grandes grupos: os representativos (subnível s ou p) e os de transição (subnível d ou f). Os elementos representativos que ocupam as famílias 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 e 18 finalizam a distribuição eletrônica s ou p. • Família 1 (metais alcalinos) → ns¹ • Família 2 (metais alcalinos-terrosos) → ns2 • Família 13 (família do Boro) → ns², np¹ • Família 14 (família do carbono) → ns², np2 • Família 15 (família do nitrogênio) → ns², np³ • Família 16 (calcogênios) → ns², np 4 • Família 17 (halogênios) → ns², np5 • Família 18 (gases nobres) → ns², np6 Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica Os elementos de transição (parte central) ocupam as famílias que vão de 3 até 12 e finalizam a sua distribuição eletrônica em d ou f. Considerando o átomo no seu estado fundamental, a configuração eletrônica dos elementos de transição externa (q finaliza a transição no subnível d) será ns², (n-1) d¹ até 10. Esses elementos possuem 2 elétrons de valência (2 elétrons na última camada), e a passagem de um elemento de um grupo para outro resulta da adição de elétrons a um nível interno. As propriedades dos elementos que ocupam o mesmo período são semelhantes. Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica Considerando o átomo no seu estado fundamental, a configuração eletrônica dos elementos de transição interna (que finalizam a distribuição no subnível f) será ns², (n-2) f ¹ até 14 Eles são chamados dessa maneira porque todos ocupam a família 3, em função de suas propriedades serem bastante semelhantes aos elementos dessa família. A passagem de um elemento de transição interna para outro resulta na adição de elétrons ao antepenúltimo nível de energia. Esses elementos são classificados em série dos Lantanídeos e dos Actinídeos. Henry Moseley (1887-1915) Introdução à Tabela Periódica (CESPE/2013/SOLDADO/CEARÁ) Os fogos de artifício podem causar acidentes como incêndios, lesões corporais e até mesmo a morte de quem os usa ou observa. O principal componente desses artefatos é a pólvora negra, composta por enxofre, salitre e carvão, em cuja combustão ocorre uma reação química que libera muita energia e que, por gerar grande quantidade de gases, é também expansiva e explosiva. A equação química não balanceada apresentada abaixo é uma representação simplificada dessa combustão. KNO3(S) + S(s) + C(s) → K2S(s) + N2(g) + CO2(g) Introdução à Tabela Periódica Com base nas informações acima e na tabela periódica, julgue os tens a seguir. Considerando-se a lei periódica, é possível prever que o nitrogênio e o oxigênio apresentam propriedades químicas e físicas similares, já que fazem parte de um mesmo período. Resposta: Não apresentam propriedades químicas e físicas similares porque pertencem a grupos diferentes. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Os átomos de cada elemento químico apresentam propriedades específicas, que podem explicar o comportamento das substâncias. Algumas dessas propriedades dos átomos de cada elemento variam periodicamente em função de seus números atômicos. Essas propriedades são: • Raio atômico; • Eletronegatividade; • Potencial (energia) de ionização e; • Afinidade eletrônica. químicas e físicas similares porque pertencem a grupos diferentes. PROPRIEDADES PERIÓDICAS RAIO ATÔMICO O raio atômico não pode ser medido com precisão, pois a eletrosfera não possui limite determinado. Para medir o raio atômico, utiliza-se a técnica de difração de raios X, que consiste em fazer um feixe de raios atravessar a amostra de um único elemento. Esses átomos provocam um desvio na trajetória do feixe de raios X e a imagem é coletada em uma chapa fotográfica. Essa imagem registra a distância entre os núcleos. Se construirmos um gráfico com os valores do raio atômico em função do número atômico, veremos uma propriedade periódica. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Se construirmos um gráfico com os valores do raio atômico em função do número atômico, veremos uma propriedade periódica. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Pela análise do gráfico e dos elementos organizados nos grupos e períodos, temos a seguinte análise: • Em uma família da tabela periódica, o raio aumenta de cima para baixo, e no período da direita para a esquerda. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Uma variação da análise do raio atômico seria o raio iônico. • Quando um átomo se transforma em íon, perdendo ou ganhando elétrons, o seu raio sofre uma variação significativa. • Quando um átomo perde elétrons (cátion), a carga nuclear aparente aumenta, como resultado o cátion sempre apresenta raio menor do que seu átomo. • Quando um átomo ganha elétrons (ânion), a carga nuclear aparente não varia, mas acaba sendo blindada e o raio aumenta. . PROPRIEDADES PERIÓDICAS ENERGIA DE IONIZAÇÃO Quando retiramos elétrons de um átomo isolado, ele absorve energia. Essaenergia necessária para retirar o elétron é chamada de energia de ionização. • Conforme o íon vai se tornando cada vez mais positivamente carregado, é necessária uma energia cada vez maior para retirar 1 elétron. • Dessa forma, é possível “prever” como essa propriedade varia em uma família ou em um período da tabela periódica. PROPRIEDADES PERIÓDICAS • Quanto maior o raio atômico do elemento, maior a distância entre o núcleo e o nível de energia mais externo. • Quanto mais distante do núcleo, menor a atração entre prótons e elétrons e portanto, mais fácil de retirar o elétron.. PROPRIEDADES PERIÓDICAS PROPRIEDADES PERIÓDICAS Todas as propriedades periódicas estão embasadas no tamanho do raio atô- mico, pois o tamanho do raio atômico determina a força de atração entre o núcleo e a eletrosfera. E se ele determina a força de atração entre o núcleo e a eletrosfera, ele determina todas as propriedades que estão presentes no átomo. • Além de perder elétrons, um átomo isolado pode eventualmente receber elétrons, se transformando em um ânion. • Isso, algumas vezes, leva o átomo desse elemento a um estado de maior estabilidade e, portanto, ocorre com liberação de energia. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Todas as propriedades periódicas estão embasadas no tamanho do raio atô- mico, pois o tamanho do raio atômico determina a força de atração entre o núcleo e a eletrosfera. E se ele determina a força de atração entre o núcleo e a eletrosfera, ele determina todas as propriedades que estão presentes no átomo. • Além de perder elétrons, um átomo isolado pode eventualmente receber elétrons, se transformando em um ânion. • Isso, algumas vezes, leva o átomo desse elemento a um estado de maior estabilidade e, portanto, ocorre com liberação de energia. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Afinidade Eletrônica • A energia liberada indica quão fortemente o elétron se liga ao átomo e está relacionada a uma propriedade denominada afinidade eletrônica. Representação de afinidade eletrônica: X(g) + 1 e - → X1- (g) + energia • Afinidade eletrônica é a quantidade de energia liberada quando 1 átomo isolado (na fase gasosa) recebe 1 elétron. • Essa propriedade aumenta conforme o raio atômico diminui. PROPRIEDADES PERIÓDICAS Afinidade Eletrônica PROPRIEDADES PERIÓDICAS Eletronegatividade • Determinados elementos possuem tendência a ganhar elétrons. Linus Pauling procurou quantificar essa tendência. • Sabe-se que quanto menor o raio atômico, maior será a atração do núcleo pelos elétrons do nível de energia mais externo. • Dessa forma, a tendência de atração aumenta conforme o raio atômico diminui. • Essa tendência é conhecida atualmente como Eletronegatividade. Eletronegatividade dos elementos Exercícios 1. CESGRANRIO-Petrobrás/2012 (Técnico Químico de Petróleo Júnior). Para um mesmo período na Tabela Periódica, os metais alcalinos, quando comparados com os metais alcalinos terrosos, apresentam a)maior dureza b)maiores pontos de fusão c)maiores pontos de ebulição d)menores energias de ionização e)menores raios iônicos Exercícios 2. CESPE – 2009 (Professor de Química – SEDUC-CE) Com base na distribuição dos elementos químicos na Tabela Periódica e suas propriedades, assinale a opção correta: a) Os metais conhecidos como alcalinos e alcalinos terrosos, grupos 1 e 2, respectivamente, têm a tendência de receber elétrons e se tornarem cátions. Os halogênios, grupo 17, têm a tendência de perder os elétrons de valência e se tornarem ânions Exercícios b)Os elementos do grupo 18 são conhecidos como gases nobres (quimicamente inertes), devido à sua baixa reatividade frente a outros compostos, uma vez que sua camada de valência se encontra semipreenchida (regra do octeto) c) A afinidade eletrônica de um elemento é a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo na fase gasosa. Os elementos com maior afinidade eletrônica são os do grupo 17, uma vez que estes requerem somente um elétron para complementar sua camada de valência d) A eletronegatividade é uma propriedade que mede a tendência do elemento em perder seus elétrons de valência e se tornarem cátions Exercícios 3. BIO-RIO – Eletrobras/2014 (Profissional nível médio – Suporte I) Um óxido do grupo 2 ou II A da Tabela Periódica é misturado à água.Pode-se dizer que: a)ocorre uma reação que gera um sal. b)não ocorre reação. c)ocorre uma reação que, dependendo das condições, pode gerar um sal ou uma base. d)ocorre uma reação que gera uma base. e)ocorre uma reação que gera um ácido. Exercícios 4. COSEAC – UFF/2015 (Técnico de laboratório – Química) Em um mesmo grupo da tabela periódica, a densidade dos elementos, de modo geral, cresce: a) de baixo para cima. b) de cima para baixo. c) da esquerda para a direita. d) da direita para esquerda. e) de maneira inversa.
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