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AULA 3 – TABELA PERIÓDICA 1 - INTRODUÇÃO Na tabela atual, os elementos químicos estão dispostos em ordem crescente de número atômico, organizando na horizontal os períodos e na vertical (em colunas) as famílias (ou grupos), de acordo com a Lei de Moseley. Lei de Moseley → Quando os elementos químicos são agrupados em ordem crescente de números atômicos, descreve-se a repetição periódica de várias de suas propriedades. 2 - ESTRUTURA DA TABELA PERIÓDICA 2.1 - PERÍODOS OU SÉRIES Existem 7 períodos, na tabela periódica atual, sendo que o número do período corresponde à quantidade de níveis de energia (camadas) que os elementos químicos apresentam. Ex.: Be (Z=4) 1s2 2s2 ; 2o período. Apresenta elétrons nas camadas K e L. Ex.: Al (Z=13) 1s2 2s2 2p6 3s1; 3o período. Apresenta elétrons nas camadas K, L e M. Obs.: Os Lantanídeos e os Actinídeos, deslocados do corpo da tabela periódica apresentam 6 e 7 camadas eletrônicas, por isso, ficam localizados no 6o e 7o períodos. 2.3 - FAMILIAS OU GRUPOS As famílias são formadas por elementos com propriedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na sua camada de valência. 2.3.1 - FAMILIAS DO GRUPO A: São os chamados Elementos Representativos, sendo que todos apresentam o seu elétron diferenciador (mais energético) situado nos subníveis s ou p. 2.3.2 - FAMILIAS DO GRUPO B: Os elementos das famílias B são chamados de Elementos de Transição, e apresentam elétron mais energético localizado em subnível d. Dentre esses elementos encontramos os de Transição Interna que estão presentes nas séries dos Lantanídeos e dos Actinídeos, que apresentam elétron mais energético em subníveis f. Assim, podemos concluir: 3 - CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS 3.1 - METAIS São praticamente 2/3 dos elementos conhecidos. Apresentam as seguintes propriedades: são sólidos, à temperatura ambiente (exceção: Hg); são dúcteis e maleáveis; apresentam brilho metálico e cor característica; e são bons condutores de calor e eletricidade. 3.2 - AMETAIS OU NÃO METAIS São em número de 11, não apresentam brilho e são maus condutores de calor e eletricidade. São: Sólidos – C, P, S, Se, I, At. Líquido – Br. Gasosos – F, O, N, Cl. 3.3 - SEMIMETAIS São 7 e possuem propriedades intermediárias às dos metais e ametais. São sólidos à temperatura ambiente. Sao eles: boro, silício, germânio, arsênio, antimônio, telúrio e polônio. 3.4 - GASES NOBRES Como o nome sugere são gases à temperatura ambiente e tem na estabilidade sua principal característica, ou seja, possuem pequena tendência de se combinarem com os outros elementos. 3.5 - HIDROGÊNIO É um elemento atípico, possuindo a possibilidade de se combinar com metais, ametais e semimetais. É um gás nas condições ambientes, sendo também muito inflamável. 4 - LOCALIZANDO UM ELEMENTO NA TABELA PERIÓDICA Como vimos, a tabela periodica esta dividida em blocos. Olhe novamente a figura acima. Assim, é possível determinara localização de um elemento através de sua distribuição eletrônica. Isto é, nao é necessario memorizar a tabela periodica. Para isto precisamos lembrar que: 1) O numero de camadas ou níveis, corresponde ao periodo onde se encontra localizado o elemento. 2) Se a distribuicao terminar em s ou p, o elemento pertence a uma familia do grupo A, e o numero de sua familia é dado pelo numero de elétrons na camada de valência. 3) Se a distribuição terminar em d ou f, o elemento pertence a uma familia do grupo B, e o numero da sua familia sera dado pela soma entre os elétrons da camada de valencia e os elétrons mais energéticos. 4) ATENÇÃO: Se a soma der 8,9, ou 10 o elemento pertence a familia 8B, se der 11, familia 1B, se der 12 familia 2B Exemplo 1: localizando o fósforo. P15 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 O fosforo pertence ao terceiro período, ja que possui três camadas, e como sua distribuição terminou em p, sugere que pertence ao grupo A. Logo, sua família sera dada pelo seus elétrons na camada de valencia. Assim, o Fosforo esta localizado na família 5A ou 15. Exemplo 2: localizando o escândio. Sc21 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 O escandio pertence ao quarto período, ja que possui quatro camadas, e como sua distribuição terminou em d, sugere que pertence ao grupo B. Logo, sua família sera dada pela soma entre os elétrons da camada de valencia(4s2) com os eletrons mais energeticos(3d1). Assim: 2+1 = 3. Entao o escândio pertence a familia 3B. 5 - PROPRIEDADES PERIÓDICAS 5.1 - INTRODUÇÃO Como já mencionado, Moseley percebeu, que quando os elementos químicos são ordenados em ordem crescente de número atômico, algumas propriedades variam de forma ordenada, de forma periódica. Estas propriedades são: raio atômico e iônico, eletronegatividade, eletropositividade ou caráter metálico, potencial ou energia de ionização, e afinidade eletrônica. 5.2 - RAIO ATÔMICO - O TAMANHO DO ÁTOMO 5.2.1 – CONCEITOS: Como já vimos, o modelo de Rutherford e Bohr, nos conduz a pensar no átomo como tendo um formato, aproximadamente, esférico. Assim, o raio de uma esfera seria a distancia entre o seu centro e a sua superfície. Trazendo esta ideia matemática para a química, o raio atômico seria a distancia entre o núcleo (centro do átomo) e a sua última camada, a camada de valência (superfície do átomo). O raio mede uma distância, logo esta medida possui uma unidade que é o picômetro (pm) que significa 10-12m. Exemplos: Repare como um átomo de germânio é bem maior que um átomo de carbono. Vamos entender o porquê disto acontecer: Um átomo de germânio neutro possui 32 elétrons, assim sua distribuição eletrônica é: Ge32: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 Ja um átomo neutro de carbono possui 6 elétrons, assim sua distribuição eletrônica é: C6: 1s2 2s2 2p2 Um átomo de germânio possui ao todo 4 camadas, pertencendo, assim, ao 4º período, enquanto, um átomo de carbono possui ao todo 2 camadas, pertencendo, então, ao 2º período. Então é claro que o raio do bromo será maior. Tanto o germânio, quanto o carbono pertencem a família 4A. Logo, podemos definir que quando dois elementos pertencem a uma mesma família, quanto maior o número de camadas, isto é, maior o período, maior será o raio atômico. Agora, como explicamos o fato do carbono ser maior que o oxigênio, já que ambos pertencem ao mesmo período, porém a famílias diferentes? Como vimos, a distribuição para o átomo de carbono neutro é: C6: 1s2 2s2 2p2 Enquanto para o oxigênio, temos: O8: 1s2 2s2 2p4 Como pertencem ao mesmo período, ambos possuem o mesmo numero de camadas, nesse caso 2. Porém como explicamos o tamanho diferente destes átomos? Só existe uma possível explicação, estas duas camadas estão separadas por uma distância diferente em relação ao núcleo. Agora entender o porquê desta separação diferente é o que importa. Atente para o fato de que temos duas situações diferentes. No átomo de carbono temos 6 prótons atraindo estas duas camadas, enquanto no átomo de oxigênio temos 8. Fica claro que no átomo de oxigênio estas duas camadas estão mais fortemente atraídas pelo núcleo. Logo, estas duas camadas estão mais próximas do núcleo, fazendo com que a distância entre o núcleo e a última camada, isto é, o raio, seja menor. Então, quando elementos diferentes pertencem a um mesmo período, possuirá o maior raio, aquele que tiver o menor número de prótons atraindo suas camadas. Organizando estas duas ideias, podemos concluir que o raio cresce em uma mesma família, de cima para baixo, assim como crescem os períodos. E cresce da esquerda para a direita em um mesmo período. 5.2.2 - COMPARANDO RAIO ATÔMICO COM RAIO IÔNICO Nem sempre um átomo será neutro,isto é, possuirá o numero de elétrons igual ao numero de prótons. Pode acontecer, como já vimos, de possuírem o numero de prótons e elétrons diferentes. Quando isto acontece, chamamos estes átomos carregados elétricamente de íons. CASO 1: ÁTOMO NEUTRO X CÁTION Um cátion é, por definição, um átomo carregado positivamente, onde seu numero de prótons excede ao numero de elétrons. O raio de um cátion será sempre menor que o raio do seu átomo neutro correspondente. Repare, na figura acima, que o raio do cátion Na+ é menor que o raio do Na. Isto acontece porque no sódio neutro, Na, temos 11 prótons atraindo 11 elétrons. Ja no Na+, temos 11 prótons atraindo 10 elétrons. A força atrativa destes 11 prótons atraem agora, não mais 11, mas 10 elétrons, portanto estes elétrons estarão, agora mais próximos do núcleo. No caso do sodio, note que o raio do cation é quase 50% menor que o raio do átomo neutro. Esta redução brusca, deve-se ao fato de que o sódio ao perder um elétron, reduz uma camada. Faça a distribuição eletrônica e se convença disto. CASO 2: ÁTOMO NEUTRO X ÂNION Um ânion é, por definição, um átomo carregado negativamente, onde seu numero de elétrons excede ao numero de prótons. O raio de um ânion será sempre maior que o raio do seu átomo neutro correspondente. Isto acontece devido ao fato de que quando um átomo recebe elétrons, o numero de repulsões entre os elétrons aumenta, para conter este aumento de repulsões, a eletrosfera expande um pouco, fazendo com que a última camada fique mais distante do núcleo. Não se assuste, entender o raio iônico é apenas uma questão de entender as forças atuantes. Para facilitar a memorização, lembre-se que em um cátion, como o numero de prótons é maior, a atração prevalece sobre a repulsão, o que faz com que as camadas se aproximem do núcleo. Ja nos ânions acontece o oposto. Como o número de elétrons é maior, a repulsão entre eles excede a atração do núcleo, permitindo que as camadas se afastem um pouco do núcleo. CASO 3:ÁTOMOS ISOELETRÔNICOS E se quiséssemos comparar o raio do Al3+, Na+ e do F-? É muito fácil, pois basta olhar e ver que todos possuem 10 elétrons, sendo que no Al3+ temos 13 prótons atraindo estes 10 elétrons, no Na+ temos 11 prótons, e no F- temos 10 prótons. Assim, fica fácil de ver que a forca atrativa no Al3+ é maior que no Na+ , que é maior que no F-. Assim: rAl3+ < rNa+ < rF- 5.3 - POTENCIAL OU ENERGIA DE IONIZAÇÃO Vimos na aula 01, no estudo sobre atomística, que os elétrons transitam entre as camadas na eletrosfera, e que para um elétron saltar para uma camada ou nível de maior energia, mais afastado do núcleo, era necessário que o elétron absorvesse energia. Até então não nos perguntamos se o elétron pode receber uma quantidade de energia de tal forma que ele transitasse entre os níveis, até poder abandonar a eletrosfera. Isto é possível, e chamamos esta energia de energia de ionização. Assim, energia ou potencial de ionização, corresponde a energia necessária para remover elétrons de um átomo no estado gasoso e fundamental, isto é, seu estado de menor energia. X (g) + ENERGIA → X + (g) + e– Note que a ionização gera um cátion, ja que foi removido elétron de um átomo neutro. Exemplo: Na(g) + E.I —> Na+ + e- Na equação acima foi removido apenas um elétron do sódio(1s2 2s2 2p6 3s1), este elétron foi removido do nível 3 (3s1),que, por ser o nível mais distante do núcleo, requer a menor energia para remover seu elétron. Agora, se quiséssemos remover um segundo elétron, este próximo elétron sairia de um nível mais interno, neste caso o segundo. Então, por este motivo, a 2ª E.I seria muito maior, e é por isso que não existe na natureza a presença do Na2+. Assim, podemos definir que: 1ª E.I< 2ª E.I< 3ª E.I< 4ª E.I ……..< nª E.I Veja o exemplo para o berílio: Be(g) —> Be+(g)+ e- , 1ª EI = 900 kJ 1s22s21s22s1 Be+(g) —>Be2+(g) + e- , 2ª EI = 1757 kJ 1s22s11s2 Be2+(g) —>Be3+(g) + e- 3ª EI = 14849 kJ 1s21s1 Note que, para o berilio, 1ª E.I < 2ª E.I <<<<< 3ª. Existem formas de demonstrar esta diferença graficamente. Assim, a energia de ionização acaba sendo útil na determinação do numero de elétrons que um elemento tem em sua camada de valência. No caso do berílio, sabemos que este possui apenas dois elétrons em sua camada de valência, porque a remoção do terceiro elétron requer uma energia bem maior, o que indica que este terceiro elétron sairá de um nível diferente do primeiro e do segundo. Entender como varia a energia de ionização na tabela periódica não é uma tarefa difícil. Começamos o estudo pelo raio atômico, porque através dele é possível saber como as demais propriedades periódicas variam. Quanto menor for o raio, mais próximo as camadas estarão do núcleo. Assim, os elétrons estarão mais fortemente atraídos pelo núcleo, fazendo com que a energia necessária para remover os elétrons seja grande. Então quanto menor o raio, maior a energia de ionização. Percebeu, que se enquanto um for grande, o outro será pequeno? Logo podemos pensar que a energia de ionização cresce de forma contraria ao raio. Se o raio cresce de cima para baixo e da direita para a esquerda, a energia de ionização cresce de baixo pra cima, da esquerda para a direita. 5.4 - AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADE Afinidade eletrônica corresponde ao oposto da energia de ionização, pois se um átomo absorve energia para perder elétrons, ao receber elétrons o átomo libera, expulsa energia. Por isso, a afinidade eletrônica acaba medindo a afinidade que um átomo tem por elétrons. Então, podemos definir afinidade eletrônica como a energia liberada pelo átomo no estado gasoso e , em seu estado fundamental, ao receber eletróns. X (g) + e- → X - (g) + ENERGIA Como a energia é liberada e não absorvida, costumamos a representar esta energia com valores negativos, para expressar a ideia de perda de energia por parte do átomo. Veja a tabela abaixo: Note que para os gases nobres a afinidade eletrônica é positiva, e por isso não mencionamos afinidade eletrônica para os gases nobres. Repare que nem colocamos o valor, apenas mencionamos que é maior que zero. A afinidade eletrônica cresce de baixo para cima, e da esquerda para a direita, assim como a energia de ionização. 5.5 - ELETRONEGATIVIDADE OU CARÁTER AMETÁLICO A eletronegatividade não é , por muitos acadêmicos, considerada uma propriedade periódica, ja que para medi-la, é necessário que um átomo realize ligações químicas. Porém, os livros do ensino médio consideram a eletronegatividade como uma propriedade periódica, e por isso vamos considerá-la também. Eletronegatividade é definida mede: a tendência de um átomo receber elétrons ao realizar ligações químicas. A medida da eletronegatividade para todos os elementos ja foi feita, por Linnus Pauling. O elemento de maior eletronegatividade conhecida é o flúor, com 4,0 eV e o de menor é o césio com eletronegatividade em torno de 0,7 eV. Note que para os gases nobres a eletronegatividade não foi medida ainda, ja que é difícil encontrar compostos onde tenhamos um gás nobre ligado a um outro átomo. Isto não é exclusividade apenas dos gases nobres, ja que alguns outros elementos artificiais possuem uma vida útil muito pequena. A eletronegatividade, assim como a afinidade eletrônica e a energia de ionização cresce de baixo para cima, da esquerda para a direita. 5.6 - ELETROPOSITIVIDADE OU CARÁTER METÁLICO Se a eletronegatividade mede a tendência de um átomo receber elétrons em uma ligação química, a eletropositividade mede a tendência de um átomo perder elétrons ao realizar uma ligação química. Assim como a eletronegatividade, a eletropositividadenão foi medida ainda para os gases nobres. Como a eletropositividade mede o oposto da eletronegatividade, a eletropositividade cresce de forma contrária a eletronegatividade, isto é, de cima para baixo, da direita para a esquerda. 6 – CONCLUSÕES Mais importante do que saber o que são as propriedades e como elas variam na tabela periódica, é entender o real sentido destas propriedades. Entenda que eletronegatividade e afinidade eletrônica, ambas medem a tendência de um átomo receber elétrons, e repare bem que isto é bem característico dos ametais, átomos que estão bem no extremo direito da tabela periódica, e que tendem a ganhar elétrons para ficar parecido com um gás nobre. A eletropositividade e a energia de ionização, ambas medem a tendência de um átomo perder elétrons, ja que se um átomo possui uma energia de ionização pequena é porque nao é muito dificil arrancar elétrons deste átomo, logo ele é muito eletropositivo. Repare que isto é bem característico dos metais, átomos que estão bem a esquerda da tabela periódica e que tendem a perder elétrons para ficar parecido com um gás nobre. Entender estes conceitos são de extrema importância para entendermos o próximo assunto que é ligações químicas. NÍVEL BÁSICO 1. (G1 - ifsp 2017) 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. 2. (G1 - cps 2017) Os símbolos de alguns elementos químicos foram colocados dentro da figura que representa um corpo humano, conforme a imagem. Nessa imagem, observamos, dentre outros, os símbolos dos elementos químicos a) cálcio, enxofre e ferro. b) cálcio, níquel e cloro. c) carbono, níquel e cloro. d) carbono, chumbo e ferro. e) carbono, chumbo e flúor. 3. (Unisc 2017) 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: Segundo o Centro de Tecnologia Mineral, cerca de 70% dos metais pesados e demais elementos potencialmente tóxicos encontrados em lixões e aterros sanitários são provenientes de equipamentos eletrônicos, entre eles, computadores, celulares e baterias descartados, que contaminam o solo e os lençóis freáticos, colocando em risco a saúde pública, pois causam muitas doenças graves e a grande maioria também é cancerígeno. A tabela a seguir apresenta alguns destes elementos. 4. (G1 - ifsul 2017) Os elementos químicos que pertencem à família dos Calcogênios são: a) Zn e Cd. b) Se e Te. c) A ,l Ga e In. d) As, Sb e Bi. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Em uma aula de Química e para apresentar a Tabela Periódica de uma forma lúdica, o professor propôs um jogo. Grupos de quatro alunos foram formados, cada grupo recebeu uma Tabela, um dado e cada aluno recebeu uma peça colorida. Algumas das regras do jogo são: - Para mover sua peça o aluno joga um dado e o número obtido é a quantidade de casas (elementos), que ele deve se deslocar na Tabela. - O aluno só pode deslocar sua peça em uma única direção, vertical ou horizontal (a cada jogada). - Vence o jogo quem chega com a sua peça no elemento químico de número atômico 118. 5. (G1 - cps 2017) Se o professor desse o comando: “Coloquem suas peças sobre os gases nobres”, os alunos deveriam colocá- las sobre elementos cujo grupo (ou família) na Tabela Periódica é identificado pelo número a) 1. b) 2. c) 16. d) 17. e) 18. 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 3(CaCO ) e/ou de magnésio 3(MgCO ). 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 3(CaCO ). Fontes: Sítio http://alunosonline.uol.com.br/quimica/calag em.html e Sítio https://pt.wikipedia.org/wiki/Calagem . Acessados em 21/03/2017. Adaptados. 6. (G1 - ifsul 2017) Os metais que aparecem no texto são classificados como a) alcalinos. b) halogênios. c) calcogênios. d) alcalinos terrosos. 7. (Imed 2016) Considere o elemento químico cobre e analise as assertivas abaixo, assinalando V, se verdadeiras, ou F, se falsas. 29 63,5Cu ( ) O elemento químico cobre pertence à família dos metais alcalinos terrosos. ( ) A massa atômica do isótopo mais estável do Cu é 63,5 u. ( ) A distribuição eletrônica para o elemento químico Cu é: 2 2 6 2 6 2 91s 2s 2p 3s 3p 4s 4d . ( ) O elemento químico Cu encontra-se no 3º período da Tabela Periódica. A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: a) F – F – F – V. b) F – V – V – F. c) F – V – F – F. d) V – V – V – V. e) V – F – V – F. 8. (G1 - ifce 2016) Atualmente, a Tabela Periódica apresenta 118 elementos distribuídos ordenadamente em 18 grupos ou famílias (linhas verticais) e em 7 períodos (linhas horizontais). Os elementos pertencentes ao grupo 15 apresentam a) quinze camadas eletrônicas. b) cinco camadas eletrônicas. c) cinco elétrons de valências. d) o mesmo número atômico. e) o mesmo número de massa. 9. (G1 - ifce 2016) 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. 10. (Udesc 2016) 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 T. IV. O maior raio atômico, nessa parte da tabela periódica, é o de Q. V. O elementoX 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. NÍVEL MÉDIO 1. (Uemg 2018) O selênio, um não metal do grupo dos calcogênios, possui extrema importância biológica, pois é um micronutriente indispensável para todas as formas de vida. É formado por átomos que possuem a representação 7934Se . É correto afirmar que o selênio apresenta a) 45 partículas nucleares. b) 113 partículas nucleares. c) 6 elétrons na camada de valência. d) 2 elétrons na camada de valência. 2. (Ueg 2018) No processo de evolução da tabela periódica, os modelos de Mendeleev e Moseley foram as formulações mais bem- sucedidas para demonstrar a periodicidade das propriedades dos elementos químicos. Nesse contexto, a diferença básica entre os modelos de Mendeleev e Moseley residem, respectivamente, na forma de organização dos seguintes parâmetros atômicos: a) massa atômica e elétrons b) massa atômica e nêutrons c) elétrons e número de prótons d) nêutrons e número de prótons e) massa atômica e número de prótons 3. (Ufu 2018) 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 abaixo. 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. 4. (Unesp 2018) Considere os elementos K, Co, As e Br, todos localizados no quarto período da Classificação Periódica. O elemento de maior densidade e o elemento mais eletronegativo são, respectivamente, a) K e As. b) Co e Br. c) K e Br. d) Co e As. e) Co e K. 5. (Ufrgs 2018) 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. 6. (Usf 2017) O mais denso dentre todos os materiais puros é o Ósmio 19076( Os ). Sua densidade é de 322,6 g cm e em virtude dessa marcante propriedade acaba por ter aplicações bem relevantes na fabricação de peças metálicas usadas como contrapeso de estabilidade em aeronaves. Assim, como boa parte dos metais pesados, o ósmio também apresenta isótopos radioativos, entretanto, seus isótopos não radioativos podem ser utilizados para impedir a passagem da radioatividade oriunda de outras fontes. A respeito do ósmio e de suas características físico-químicas são realizadas as seguintes afirmações: I. É um metal de transição e apresenta dois elétrons em sua camada de valência. II. Seu raio atômico possui valor superior ao raio atômico do césio 13355( Cs ). III. Considerando um volume de dois litros de ósmio puro, a massa correspondente é de 380 kg. IV. Se o isótopo 192 do ósmio for emissor de uma partícula alfa e uma partícula beta, os valores de número atômico e massa atômica obtidos serão, respectivamente, 75 e 188. V. Se no experimento de Rutherford para proposição do modelo atômico planetário fosse usada uma lâmina fina de ósmio no lugar da lâmina fina de ouro, possivelmente seria observada menor quantidade de partícula alfa na chapa reveladora. Dentre as afirmações apresentadas são corretas a) apenas II, III e IV. b) apenas I, IV e V. c) apenas II, III e V. d) apenas I, III e IV. e) apenas I, II e IV. 7. (Ufjf-pism 1 2017) O mercúrio é um elemento químico que apresenta como temperaturas de fusão 38 C− ° e de ebulição, 357 C.° Forma liga metálica facilmente com muitos outros metais, como o ouro ou a prata, produzindo amalgamas. Sobre o mercúrio é correto afirmar que: a) forma uma mistura heterogênea na produção de amalgamas com ouro. b) apresenta 80 elétrons e 80 nêutrons. c) encontra-se no estado líquido na temperatura ambiente (24 C).° d) localiza-se no quinto período da tabela periódica. e) apresenta distribuição eletrônica 2 14 10[Xe] 6s 4f 4d . 8. (Ime 2017) No esboço da Tabela Periódica abaixo estão discriminados os números de nêutrons dos isótopos mais estáveis de alguns elementos. Considere agora um composto iônico binário, em que: I. o cátion, de carga 2,+ possui 12 prótons; II. o ânion, de carga 3,− possui 10 elétrons. A massa de 1mol deste composto é aproximadamente igual a: a) 38 g b) 100 g c) 122 g d) 90 g e) 50 g 9. (Upf 2017) Em 1869, Mendeleev ordenou os elementos em função de suas massas atômicas crescentes, respeitando suas propriedades químicas. O trabalho foi tão importante que ele chegou a prever a existência de elementos que ainda não haviam sido descobertos. Em um comunicado à imprensa no dia 30 de dezembro de 2015, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac) e a União Internacional de Física Pura e Aplicada (Iupap) reconheceram oficialmente a existência de quatro elementos químicos descobertos nos últimos anos. Os quatro novos elementos da Tabela Periódica foram produzidos artificialmente e denominados Nihonium (símbolo Nh e elemento 113), Moscovium (símbolo Mc e elemento 115), Tennessine (símbolo Ts e elemento 117) e Oganesson (símbolo Og e elemento 118). Com base na tabela periódica atual, é correto afirmar que: a) A maior ou menor facilidade com que o átomo de um elemento perde elétrons é importante para determinar seu comportamento. A energia de ionização de um elemento é a energia necessária para remover um elétron do átomo desse elemento no estado gasoso, passando, assim, o átomo, para um estado de estabilidade. b) A maioria dos elementos de transição possui características semelhantes às dos outros metais, como condutibilidade térmica e elétrica e brilho, além de apresentarem ampla variação de dureza e de temperatura de fusão e ebulição. Os átomos dos elementos de transição geralmente formam compostos coloridos e apresentam o elétron de maior energia no subnível f. c) As propriedades periódicas estão relacionadas com a possibilidade de os átomos de um elemento interagirem com os átomos de outros elementos, causando modificações em suas eletrosferas, o que significa que a eletrosfera define o comportamento químico dos átomos. d) Quando dois átomos estão ligados, há interação elétrica de atração entre os núcleos dos átomos e os elétrons da última camada de ambos. A eletropositividade está associada à energia gerada a partir da saídade um elétron num átomo do elemento no estado gasoso. e) Os constituintes dos blocos s e p são conhecidos, também, como elementos representativos, em função da similaridade entre muitas propriedades decorrentes do caráter regular das suas configurações eletrônicas. Os elementos representativos são os elementos cujo subnível de menor energia da distribuição eletrônica de seus átomos é s ou p. 10. (Ufrgs 2017) O gálio (Ga) é um metal com baixíssimo ponto de fusão (29,8 C).° O cromo (Cr) é um metal usado em revestimentos para decoração e anticorrosão, e é um importante elemento constituinte de aços inoxidáveis. O potássio e o césio são metais altamente reativos. Assinale a alternativa que apresenta os átomos de césio, cromo, gálio e potássio na ordem crescente de tamanho. a) Ga Cr K Cs.< < < b) Cs Cr K Ga.< < < c) Ga K Cr Cs.< < < d) Cr Cs K Ga.< < < e) Ga Cs Cr K.< < < NÍVEL ENEM 1. (Enem 2018) 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. 2. (Enem 2017) No ar que respiramos existem os chamados “gases inertes”. Trazem curiosos nomes gregos, que significam “o Novo”, “o Oculto”, “o Inativo”. E de fato são de tal modo inertes, tão satisfeitos em sua condição, que não interferem em nenhuma reação química, não se combinam com nenhum outro elemento e justamente por esse motivo ficaram sem ser observados durante séculos: só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel. LEVI, P. A tabela periódica. Rio de Janeiro: Relume-Dumará,1994 (adaptado). Qual propriedade do flúor justifica sua escolha como reagente para o processo mencionado? a) Densidade. b) Condutância. c) Eletronegatividade. d) Estabilidade nuclear. e) Temperatura de ebulição. GABARITO NÍVEL BÁSICO Resposta da questão 1: [A] O Césio pertence ao 1º grupo da Tabela Periódica, grupo dos metais alcalinos. Resposta da questão 2: [D] Observamos, dentre outros, os símbolos dos elementos químicos carbono, chumbo e ferro. Resposta da questão 3: [C] Os elementos que pertencem ao grupo dos calcogênios, ou seja, pertencem ao grupo 16 da Tabela Periódica, são selênio e telúrio. Resposta da questão 4: [B] Os elementos que pertencem a família 6A ou grupo 16 (calcogênios) serão: Sêlenio (Se) e Telúrio (Te). Resposta da questão 5: [E] O grupo 18 (VIIIA ou zero) é conhecido como grupo dos gases nobres na classificação periódica ou tabela periódica. Resposta da questão 6: [D] O texto cita os elementos cálcio e magnésio, que pertencem a família dos alcalinos terrosos da tabela periódica. Resposta da questão 7: [C] Falsa. O cobre é um metal de transição, pertencendo ao 11º grupo da tabela periódica. Verdadeira. A massa atômica do átomo mais estável é de 63,5 u.m.a. Falsa. A distribuição correta do cobre será: 2 2 6 2 6 1 10 29Cu 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d .= Falsa. De acordo com sua distribuição eletrônica, podemos concluir que o cobre pertence ao 4º período da tabela (camada mais externa). Resposta da questão 8: [C] Elementos pertencentes ao grupo 15 (5A) apresentam 5 elétrons na camada de valência. Resposta da questão 9: [D] [A] Incorreta. Em um grupo, todos os elementos apresentam a mesma quantidade de elétrons da última camada. [B] Incorreta. A partir do grupo 16, todos os elementos presentes nos grupos são ametais. [C] Incorreta. Todos os gases nobres estão descritos em um único grupo da tabela periódica. [D] Correta. A tabela periódica está atualmente disposta em ordem crescente de número atômico. [E] Incorreta. O raio da átomo será maior quanto mais níveis energéticos ele possuir e menos prótons no núcleo, que atrai de forma menos intensa os elétrons presente na eletrosfera. Resposta da questão 10: [A] [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. GABARITO NÍVEL MÉDIO Resposta da questão 1: [C] 2 2 6 2 6 2 10 4 34 2 4 6 elétrons Se : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p Camada de valência : 4s 4p grupo 16 (calcogênios)⇒14 2 43 Resposta da questão 2: [E] Mendeleev utilizou a massa atômica na classificação e Moseley o número de prótons (número atômico). Resposta da questão 3: [D] 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 da questão 4: [B] Conclusão: o elemento de maior densidade é o cobalto (Co) e o elemento mais eletronegativo é o bromo (Br). Resposta da questão 5: [B] Magnésio: metal alcalino terroso, grupo 2 ou “família IIA”. Potássio: metal alcalino, grupo 1 ou “família IA”. Paládio: metal de transição, grupo 10 ou “família VIIIB”. Bromo: ametal halogênio, grupo 17 ou “família VIIA”. Xenônio: gás nobre, grupo 18 ou “família VIIIA”. Resposta da questão 6: [B] [I] Correta. O ósmio (Os) é um metal de transição (grupo 8) e apresenta dois elétrons em sua camada de valência. 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 2 14 6 76 2 Os : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d Camada de valência : 6s (2 elétrons) [II] Incorreta. O raio atômico do ósmio 190 76( Os ) possui valor inferior ao raio atômico do césio 13355( Cs ), pois o número atômico do césio (Z 55)= é menor do que o número atômico do ósmio (Z 76).= [III] Incorreta. Considerando um volume de dois litros de ósmio puro, a massa correspondente é de 45,2 kg. = =3ósmiod 22,6 g cm 22,6 kg / L 1L 22,6 kg 2 L = m m 45,2 kg [IV] Correta. Se o isótopo 192 do ósmio for emissor de uma partícula alfa e uma partícula beta, os valores de número atômico e massa atômica obtidos serão, respectivamente, 75 e 188. α β−→ + + = − + = = + + = 0192 4 A 76 2 Z1Os 1 1 E 76 2 1 Z Z 75 192 4 0 a A 188 [V] Correta. Se no experimento de Rutherford paraproposição do modelo atômico planetário fosse usada uma lâmina fina de ósmio no lugar da lâmina fina de ouro, possivelmente seria observada menor quantidade de partícula alfa na chapa reveladora, pois o ósmio é mais denso do que o ouro (encontra-se mais ao centro do sexto período da classificação periódica). Resposta da questão 7: [C] [A] Incorreta. O amálgama é uma liga metálica, ou seja, uma mistura homogênea, em que o principal componente é o mercúrio. [B] Incorreta. O átomo de mercúrio apresenta 80 elétrons e 120 nêutrons. 200 80Hg A Z n n 200 80 120 = + = − = [C] Correta. O mercúrio apresenta ponto de fusão a 38 C,− ° portanto, à temperatura ambiente (24 C)° ele é líquido. [D] Incorreta. O mercúrio pertence ao 6ºP da Tabela Periódica. [E] Incorreta. Sua distribuição eletrônica será: 2 14 10[Xe] 6s 4f 5d . Resposta da questão 8: [B] [I] O cátion 2(C ),+ de carga 2+ (grupo 2), possui 12 prótons. 12 prótons 12 nêutrons (vide tabela) 24 núcleons 24 u 24 g mol+ = ⇒ ⇒ [II] O ânion 3(A ),− de carga 3− (grupo 15), possui 10 elétrons; 7 elétrons no átomo, ou seja possui 7 prótons. 7 prótons 7 nêutrons (vide tabela) 14 núcleons 14 u 14 g mol+ = ⇒ ⇒ 2 3 3 2 3 2 C A C A C A 3 24 2 14 100 g mol + − ⇒ = × + × = Resposta da questão 9: [C] [A] Incorreta. A energia de ionização de um elemento é a energia necessária para remover um elétron do átomo desse elemento no estado gasoso transformando-o num cátion: − ++ → +(g) (g) (g)E E.I. e E . [B] Incorreta. Os átomos dos elementos de transição interna apresentam o elétron de maior energia no subnível f e os átomos de elementos de transição externa apresentam o elétron de maior energia no subnível d. [C] Correta. As propriedades periódicas estão relacionadas com a possibilidade de os átomos de um elemento interagirem com os átomos de outros elementos, causando modificações em suas eletrosferas, o que significa que a eletrosfera define o comportamento químico dos átomos de acordo com o modelo de distribuição por camadas. [D] Incorreta. A eletropositividade está associada à energia de ionização (E.I.). − ++ → +(g) (g) (g)E E.I. e E . Quanto menor a energia de ionização, mais eletropositivo será o elemento químico. [E] Incorreta. Os elementos representativos são os elementos cujo subnível de maior energia da distribuição eletrônica de seus átomos é s ou p. Resposta da questão 10: [A] Observação: é recomendável incluir a tabela periódica, conforme exemplo a seguir, para a resolução da questão. De acordo com a posição na classificação periódica, vem: Cs : cinco camadas maior raio. Cr : quatro camadas Ga : quatro camadas raio (Ga; Z 31) raio (Cr; Z 24) raio (K; Z 19). K : quatro camadas ⇒ = < = < = Conclusão: Ga Cr K Cs.< < < GABARITO NÍVEL ENEM Resposta da questão 1: [C] 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 da questão 2: [C] De acordo com o texto só em 1962 um químico, depois de longos e engenhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugazmente com o flúor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel. Este trecho descreve a elevada eletronegatividade do flúor, capaz de formar 4XeF .
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