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1 Classificação Periódica dos Elementos Químicos 1. Classificando os Elementos Químicos Cientistas sentiram necessidade de organizar os elementos em relatórios ou tabelas, visando não só criar um arranjo formal, mas também poder entendê-los melhor. 1817 – J. W. Döbereiner Demonstrou a existência de tríades de elementos (grupos de 3 elementos) com propriedades químicas semelhantes. Nessas tríades, o peso atômico de um elemento era aproximadamente a média aritmética doas pesos atômicos dos outros dois. Esta classificação foi abandonada quando se constatou a formação de grupos de quatro elementos com características semelhantes, como, por exemplo, flúor, cloro, bromo e iodo. 1862 – A. E. B. de Chancourtois Dispôs alguns elementos químicos em ordem crescente de peso atômico, de modo que formassem uma curva helicoidal. O parafuso telúrico de Chancourtois acusava propriedades químicas semelhantes para alguns grupos. Esse esquema funcionou bem até o elemento cálcio, não funcionava com elementos de massas elevadas. 1863 – J. A. R. Newlands Dividiu os elementos em ordem crescente dos pesos atômicos, em grupos de sete. Os grupos eram semelhantes às oitavas musicais. As oitavas de Newlands foram rapidamente abandonadas – mas sua classificação não difere muito das modernas apesar de ter sido ridicularizada na época. 1869 – Dimitri I. Mendeleyev Com Lothar Meyer, em trabalhos independentes, propôs uma tabela semelhante à atual, mas que apresentava os elementos dispostos em ordem crescente de pesos atômicos. A Tabela de Mendeleyev notabilizou-se pela previsão de vários elementos não conhecidos na época e que nela correspondem a vazios. QUÍMICA – CPA Sonia Maria Biajoni Erick Basso 2020 2 1913 – H. G. J. Moseley Mediu a carga nuclear (número atômico = prótons) dos elementos químicos. A partir dessa data, verificou-se que os elementos químicos na Tabela Periódica deveriam obedecer a uma ordem crescente de números atômicos. Chegou-se à tabela atual. IUPAC - 2016 Exercícios propostos 1. Nas Tríades de Döbereiner: a) Os elementos tinham sempre pesos atômicos próximos. b) Eram agrupados elementos de propriedades químicas semelhantes, sem qualquer outro critério. c) O elemento central tinha número atômico médio em relação aos elementos extremos. d) Eram agrupados elementos de propriedades físicas semelhantes. e) O elemento central tinha peso ou massa atômica médio em relação aos elementos extremos e propriedades químicas semelhantes a estes. 2. O sistema de Mendeleev apresentava falhas porque: a) Classificava os elementos em grupos de três. b) Classificava os elementos segundo suas valências. c) Classificava os elementos em ordem crescente de números atômicos. d) Classificava os elementos em ordem crescente de massas atômicas. 3. (U.F.Uberlândia-MG/Paies) – No início do século XIX, com a descoberta e o isolamento de diversos elementos químicos, tornou-se necessário classificá-los racionalmente, para realização de estudos sistemáticos. Muitas contribuições foram somadas até se chegar à atual classificação periódica dos elementos químicos. a) Em relação a classificação periódica atual, responda: Como os elementos são listados, sequencialmente, na tabela periódica (ordem em que estão colocados nos períodos)? b) Em relação às tentativas de classificação anteriores, responda: Como os elementos são listados, sequencialmente, na tabela periódica (ordem em que estão colocados)? 4. Relacione a tentativa de classificação com o seu autor: a) Parafuso telúrico ( ) Mendeleev - 1869 b) Lei das oitavas ( ) Chancourtois - 1863 c) Tríades ( ) Newlands - 1864 d) Tabela que deu origem a atual. ( ) Dobereiner - 1829 5. O esquema abaixo, é uma tentativa de classificação dos elementos químicos, elaborada em 1862. O autor da tentativa da classificação foi: a) Döbereiner. b) Pauling c) Chancourtois d) Meyer e) Mendeleev 6. (F. M. Santa Casa - SP) - A afirmação: “As propriedades físicas e químicas dos elementos químicos são funções periódicas de sua massa atômica.” Está relacionada aos nomes: a) Rutherford e Bohr b) Kekulé e Berzélius c) Schroedinger e Heisenberg d) Meyer e Mendeleyev e) Van’t Hoff e Arrhenius 7. A Tabela periódica atual é baseada na lei de Moseley, complete ao enunciado da Lei: “Os elementos são agrupados em ordem crescente de -------- -----------------------------, observando-se a repetição periódica de muitas de suas propriedades.” 2. Classificação Periódica Atual A tabela atual é baseada na Lei Periódica de Moseley: “As propriedades dos elementos são funções periódicas de seus números atômicos.” 2.1 Períodos e Famílias Na Tabela Periódica os elementos estão dispostos em ordem crescente de número atômico (Z = número de prótons), de modo a formar períodos e famílias 3 →Períodos: sete linhas horizontais indica o n0 de níveis eletrônicos nos átomos dos elementos do período. Nos períodos o elemento encontra-se em ordem crescente de seu n0 atômico. Elementos de 57 a 71 (60 período, coluna 3 B) e 89 a 103 (70período, coluna 3B) foram colocados abaixo da tabela. Períodos Níveis eletrônicos Número de elementos 1 K 02 – Curtíssimo 2 K L 08 – Curto 3 K L M 08 – Curto 4 K L M N 18 – Longo 5 K L M N O 18 – Longo 6 K L M N O P 32 – Muito longo 7 K L M N O P Q (?) incompleto. → Famílias ou colunas: 18 filas verticais, na família os elementos que apresentam certa similaridade eletrônica (n0de elétrons no último nível – camada de valência). ❑ Famílias A Elementos representativos, típicos ou característicos - O número da família ou coluna indica o número de elétrons no último nível ou camada de valência. Algumas famílias das colunas A têm nomes especiais e outras são conhecidas pelo nome do primeiro elemento da coluna. Famílias dos elementos representativos Número de elétrons na camada de valência 1A (1) Metais alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (1) Li Na Kasa de Rubens Cartas Francesas. 2A (2) Metais alcalinos terrosos Be,Mg,Ca Sr,Ba,Ra (2) Beijei Magda na Casa do Sr. Batista Radio. 3A (13) Família do Boro B, Al, Ga, In, Tl (3) Bobo Alegre Ganhou Indenização da Telesena. 4A (14) Família do carbono C, Si, Ge, Sn, Pb (4) Camila Silenciosa Gemeu no Sanatório Público. 5A(15) Família do nitrogênio N, P, As, Sb, Bi (5) Ninguém Pode com As Sambistas Birutas. 6A (16) Calcogênios ou chalcogênios. O, S, Se, Te, Po (6) O S SeTe Poloneses 7A (17) Halogênios F, Cl, Br, I, At (7) Falem Claro Brasileiros Idiotas e Atrasados. 8A (18) Gases nobres ou raros He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn (8) (He=2) Hélio Nenhum Arranca Kravos Xeirosos da Rainha. ❑ Famílias B →Elementos de transição - Transição simples No último nível, 1 ou 2 elétrons e o penúltimo incompleto (9 a 18 elétrons), 1 B e 2 B são casos particulares, pois possuem configuração eletrônica de representativo e, propriedades químicas de elementos de transição. →Transição interna (lantanídeos e actinídeos) No último nível, dois elétrons e o antepenúltimo incompleto (19 a 32 elétrons). →Os elementos artificiais são aqueles, sintetizados artificialmente através de processos da física nuclear. Cisurânicos (Tc – Pm ) no atômico menor que 92. Transurânicos Números atômicos superiores a 92. Radioativos Emitem radiações (alfa, beta e gama). São elementos de massa atômica elevada. A partir do bismuto (Bi) de número atômico igual a 83 todos são naturalmente radioativos. 4 2.2 Estado físico natural dos elementos Condições padrão: 250C e 1 atm ❑ Gases H (hidrogênio), F (flúor), O (oxigênio), N (nitrogênio), Cl (cloro), He (hélio), Ne (neônio), Ar (argônio), Kr(criptônio), Xe (xenônio) e Rn (radônio). ❑ Líquidos: Br (bromo) e Hg (mercúrio). ❑ Sólidos: Todos os demais elementos são sólidos. 2.3 Classificação quanto as características elementos químicos Os elementos podem ser classificados de acordo coma as suas propriedades: ❑ Metais →Têm poucos elétrons na cada de valência e perdem esses elétrons com facilidade (eletropositivos), formando cátions. →Formam substâncias simples que, de modo geral, conduzem bem a corrente elétrica e o calor. São facilmente transformadas em lâminas (laminação) e em fios (trefilação). →Os metais são sólidos nas condições ambientes (250C de temperatura e pressão equivalente ao valor médio da pressão atmosférica ao nível do mar), exceção feita aquela substância simples formada pelo mercúrio (Hg), que é líquida. ❑ Não metais ou ametais →Têm mais elétrons de valência quando comparados aos metais e tendem a ganhar elétrons (eletronegativos) e formar ânions. →Formam substâncias simples que não conduzem a corrente elétrica e nem o calor, exceto o carbono na forma de substância simples (grafite). Dos não metais, onze formam substâncias simples gasosas nas condições ambientes (H, N, O, F, Cl), uma forma substância líquida (Br) e os demais formam substâncias simples sólidas. Não são facilmente transformados em lâminas e fios. ❑ Semimetais →Formam uma linha divisória entre as regiões dos metais e não metais apresentam características intermediárias entre metais e não metais: boro (B), silício (Si), germânio (Ge), arsênio (As), antimônio (Sb), telúrio (Te) e polônio (Po). →Os semimetais formam substâncias simples sólidas nas condições ambientais. →Em 1995 a IUPAC (Instituto Internacional de Química Aplicada) aboliu essa classificação - os elementos com mais características não metálicas (B, Si, As, Te) passaram a ser classificados como não metais e os elementos com mais características metálicas foram classificados como metais (Sb, Ge, Po). ❑ Gases nobres ou raros →Ocupam a última coluna à direita na Tabela Periódica, denominada coluna zero ou 8 A. →Podemos dizer que eles são quimicamente inertes, pois dificilmente combinam com outros elementos para formarem substâncias químicas, sendo encontrados na natureza na forma de moléculas monoatômicas - He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn. ❑ Hidrogênio. →É um elemento especial, pois possui características próprias, não sendo enquadrado em nenhuma classificação, ou seja, não é metal, nem não metal e nem gás nobre. →Na Tabela ele é colocado na coluna 1 A, apesar de não ser metal, em algumas tabelas ele é colocado separado do corpo da tabela. Exercícios propostos 1. (U.F.Viçosa-MG) Associe a segunda coluna com a primeira . 1. Metais alcalinos. ( ) F, Br, I 2. Metais alcalinos terrosos. ( ) Na, K, Cs 3. Halogênios. ( ) Ca, Sr, Ba 4. Chalcogênios. ( ) Fe, Co, Ni 5. Gases Nobres. ( ) Rn, Xe, Kr 2. (U.F.Uberlândia-MG) A seguir, são feitas associações entre algumas famílias de elementos químicos e as colunas a que pertencem na Tabela Periódica. Numere a segunda coluna de acordo com a primeira: 1. Metais alcalinos ( ) coluna 0 2. Metais alcalinos terrosos ( ) coluna 6 A 3. Calcogênios ( ) coluna 7 A 4. Halogênios ( ) coluna 2 A 5. Gases nobres ( ) coluna 1 A 3. O iodo é um dos antissépticos mais antigos ainda em uso. A tintura de iodo (2% de iodeto de sódio, dissolvidos em 5 etanol – álcool comum) já era usada como antisséptico em 1839. Dado: I (Z=53). Em relação ao iodo, a afirmativa errada: a) Tem propriedades químicas semelhantes às do cloro b) É um elemento não metálico c) Apresenta 8 elétrons na camada de valência 5s2 5p6 d) Está no quinto período da classificação periódica e) É um dos elementos halogênios 4. (UnB-DF) Julgue os itens seguintes em verdadeiros (V) ou falsos (F), examinando a Tabela Periódica. a) Uma as vantagens da classificação periódica é de permitir o estudo das propriedades dos elementos em grupos, ao invés do estudo individual. b) Os átomos da família dos metais alcalinos formam cátions monovalentes como nos compostos : NaCl, KCl e Li2O. c) Obtêm-se elementos artificiais a partir de transformações na eletrosfera de elementos naturais. d) Os elementos prata, ouro e cobre constituem uma família da tabela periódica. e) Os símbolos dos elementos potássio, criptônio e Césio são respectivamente K, Kr e Ce. 5. (U.F.Uberlândia-MG/Paies) No início do século XIX, com a descoberta e o isolamento de diversos elementos químicos, tornou-se necessário classificá-los racionalmente, para realização de estudos sistemáticos. Muitas contribuições foram somadas até se chegar à atual classificação periódica dos elementos químicos. Em relação à classificação periódica atual, responda: a) Como os elementos são listados, sequencialmente, na tabela periódica (ordem em que estão colocados nos períodos)? b) Em quais grupos da tabela periódica podem ser encontrados: halogênio, metal alcalino, metal alcalino terroso, chalcogênios e gás nobre. 6. O iodo é um dos antissépticos mais antigos ainda em uso. A tintura de iodo (2% de iodeto de sódio, dissolvidos em etanol – álcool comum) já era usada como antisséptico em 1839. Dado: I (Z=53). Em relação ao iodo, a afirmativa errada: a) Tem propriedades químicas semelhantes às do cloro. b) É um elemento não metálico. c) Apresenta oito elétrons na camada de valência 5s2 5p6. d) Está no quinto período da classificação periódica. e) É um dos elementos halogênios. 7. 8. 9.
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