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Centro Estadual de Educação Continuada –CESEC – Betim Ensino Médio – Disciplina Química Professora Kelly Ribeiro Módulo II Tabela Periódica A finalidade fundamental de se criar uma tabela era facilitar a classificação, a organização e o agrupamento dos elementos conforme suas propriedades. A Tabela Periódica é um modelo que agrupa todos os elementos químicos conhecidos e suas propriedades. Eles estão organizados em ordem crescente de números atômicos (número de prótons). No total, a nova Tabela Periódica possui 118 elementos químicos (92 naturais e 26 artificiais). Cada quadrado especifica o nome do elemento químico, seu símbolo e seu número atômico. Organização da Tabela Periódica Os chamados Períodos são as linhas horizontais numeradas, que possuem elementos que apresentam o mesmo número de camadas eletrônicas, totalizando sete períodos. 1º Período: 2 elementos 2º Período: 8 elementos 3º Período: 8 elementos 4º Período: 18 elementos 5º Período: 18 elementos https://static.todamateria.com.br/upload/ta/be/tabelaperiodica0-cke.jpg 6º Período: 32 elementos 7º Período: 32 elementos Com a organização dos períodos da tabela algumas linhas horizontais se tornariam muito extensas, por isso é comum representar a série dos lantanídeos e a série dos actinídios à parte dos demais. As Famílias ou Grupos são as colunas verticais, onde os elementos possuem o mesmo número de elétrons na camada mais externa, ou seja, na camada de valência. Muitos elementos destes grupos estão relacionados de acordo com suas propriedades químicas. São dezoito Grupos (A e B), sendo que as famílias mais conhecidas são do Grupo A, também chamados de elementos representativos: Família 1A: Metais Alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio). Família 2A: Metais Alcalino-Terrosos (berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio). Família 3A: Família do Boro (boro, alumínio, gálio, índio, tálio e nihônio). Família 4A: Família do Carbono (carbono, silício, germânio, estanho, chumbo e fleróvio). Família 5A: Família do Nitrogênio (nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio, bismuto e moscóvio). Família 6A: Calcogênios (oxigênio, enxofre, selênio, telúrio, polônio, livermório). Família 7A: Halogênios (flúor, cloro, bromo, iodo, astato e tenessino). Família 8A: Gases Nobres (hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio e oganessônio). Os elementos de transição, também chamados de metais de transição, representam as 8 famílias do Grupo B: Família 1B: cobre, prata, ouro e roentgênio. Família 2B: zinco, cádmio, mercúrio e copernício. Família 3B: escândio, ítrio e sério de lantanídeos (15 elementos) e actinídeos (15 elementos). Família 4B: titânio, zircônio, háfnio e rutherfórdio. Família 5B: vanádio, nióbio, tântalo e dúbnio. Família 6B: cromo, molibdênio, tungstênio e seabórgio. Família 7B: manganês, tecnécio, rênio e bóhrio. Família 8B: ferro, rutênio, ósmio, hássio, cobalto, ródio, irídio, meitnério, níquel, paládio, platina, darmstádio. Por determinação da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), os grupos passaram a ser organizados por números de 1 a 18, embora ainda seja comum encontrarmos as famílias sendo descritas por letras e números como mostrado anteriormente. Uma importante diferença que o novo sistema apresentado pela IUPAC gerou é que a família 8B corresponde aos grupos 8, 9 e 10 na tabela periódica. Ligações Químicas Ligação Iônica As Ligações Iônicas são as ligações químicas que ocorrem entre os átomos quando estes reagem entre si a fim de alcançarem a estabilidade. Segunda a Teoria do Octeto, a estabilidade é atingida quando há 2 ou 8 elétrons na última camada ou camada de valência. Características das ligações iônicas As ligações iônicas os elétrons são doados ou recebidos pelos átomos. https://www.todamateria.com.br/camada-de-valencia/ https://www.todamateria.com.br/metais-alcalinos/ https://www.todamateria.com.br/halogenios/ https://www.todamateria.com.br/gases-nobres/ Também chamada de ligação eletrovalente, a ligação iônica é produzida entre íons (cátions e ânions), daí o termo "iônica". Vale lembrar que os íons são átomos que possuem uma carga elétrica por adição ou perda de um ou mais elétrons. Portanto, nas ligações iônicas, um ânion, íon de carga elétrica negativa, se une com um cátion, íon de carga positiva, formando assim, um composto iônico por meio da atração eletrostática existente entre eles. Assim, podemos concluir que a ligação iônica é um tipo de ligação química baseada na interação eletrostática que ocorre entre íons de cargas opostas, ou seja, íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions). Dessa maneira, enquanto um átomo ganha elétrons, o outro perde elétrons. Importante notar que, dos elementos que compõem a tabela periódica, aqueles que apresentam maior facilidade em perder elétrons, são em sua maioria, os metais das famílias IA (Metais Alcalinos), IIA (Metais Alcalino-Terrosos) e IIIA (família do Boro). Por outro lado, os que possuem facilidade em ganhar elétrons são os ametais das famílias VA ( família do Nitrogênio), VIA (Calcogênios) e VIIA (Halogênios). Exemplos de Ligações Iônicas As ligações iônicas, geralmente estabelecida entre um metal e um ametal (não metal), formam os compostos iônicos: elementos sólidos, duros e quebradiços que apresentam alto pontos de fusão e ebulição, além de conduzirem corrente elétrica quando dissolvidas em água. Alguns exemplo de ligações iônicas: Na+Cl- = NaCl (Cloreto de sódio ou sal de cozinha) Mg+Cl- = MgCl2 (Cloreto de Magnésio) Al+O- = Al2O3 (Óxido de Alumínio) Fórmula Outra fórmula usada para representar as substâncias iônicas é a fórmula de Lewis ou fórmula eletrônica, que representa os elétrons da camada de valência dos íons “bolinhas” ao redor do símbolo do elemento. No caso do sal, temos: Fórmula molecular, basta escrever o metal e depois o ametal, finalizando com o cruzamento das cargas estabelecidas anteriormente. Após o cruzamento, a carga do metal transforma-se na quantidade do ametal e vice-versa. Mg2+ e S2- Com o cruzamento: Mg2S2 Ligação Covalente A Ligação Covalente ou Ligação Molecular, são ligações químicas em que há o compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre os átomos, com a finalidade de formar moléculas estáveis, que segundo a Teoria do Octeto: Nas ligações covalentes, geralmente ocorridas entre não metais (ametais) da tabela periódica, os átomos compartilham pares eletrônicos. Exemplos de Ligações Covalentes https://www.todamateria.com.br/ligacoes-quimicas/ https://www.todamateria.com.br/tabela-periodica/ https://www.todamateria.com.br/metais-alcalinos/ https://www.todamateria.com.br/metais-alcalinos/ Como exemplo de Ligação Covalente, temos a molécula de água H2O: H - O - H, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio em que cada traço corresponde a um par de elétrons compartilhado formando uma molécula neutra, uma vez que não há perda nem ganho de elétrons nesse tipo de ligação. Da mesma maneira, são ligações covalentes o O2 (O-O) e F2 (F-F). A ligação covalente pode ser representada ainda por duas outras fórmulas: Fórmula Eletrônica ou Fórmula de Lewis: nessa fórmula aparecem também os elétrons da camada de valência de cada átomo e a formação de pares eletrônicos. Esses elétrons são simbolizados pelos sinais, ou x; Fórmula Estrutural Plana ou Fórmula Estrutural de Couper: mostra as ligações dos elementos, sendo que cada par compartilhado corresponde a um traço. Se for apenas um traço chamamos de ligação simples; se forem dois, ligação dupla; e se forem três traços, ligação tripla. Observe outros exemplos de ligações covalentes, sendo representadas por essas três fórmulas químicas: Observação o hidrogênio (H) quando estiver ligado a um metal, forma composto iônico. Já quando o hidrogênio (H) estiver ligado a um ametal, forma compostocovalente. HCl , H2O. Massa Molecular As moléculas são constituídas por átomos unidos através de ligações que podem ser covalentes e iônicas. A palavra massa molecular é utilizada para compostos formados por ligações covalentes, ela não pode ser utilizada para os compostos formados por ligações iônicas, já que não são constituídos por moléculas e sim por íons. A expressão utilizada para os compostos iônicos é a massa fórmula. A massa da molécula é igual à soma dos átomos que as formam, sendo assim, para obtermos a massa molecular e a massa fórmula, devemos somar as massas de todos os átomos contidos na fórmula das substâncias. O cálculo da Massa Molecular é feito do seguinte modo: Usaremos a massa atômica do carbono (C =12u) e do hidrogênio (H = 1u) para o cálculo. C5H10 5.12 = 60 + 10.1=10 60 + 10 = 70u Massa molecular do C5H10 : MM=70u Os índices (5,10) dos elementos foram multiplicados por suas respectivas massas atômicas (12, https://www.todamateria.com.br/o-que-e-molecula/ 1), e em seguida foram somadas a massa total dos dois elementos que formam a molécula resultando 70u, que é a Massa molecular. Cálculo da Massa Fórmula do composto iônico MgCl2: (Massas atômicas: Mg = 24u; Cl = 35,5 u) MgCl2 1. 24 = 24 + 2. 35,5 = 71 24 + 71 = 95u Massa fórmula do MgC2 : MF = 95u Massa Molar e Número de Mol A massa molar é a massa contida em 1 mol de substância. O mol é a unidade de medida do Sistema Internacional utilizada para determinar a quantidade de partículas elementares. O número de mol está relacionado com a Constante de Avogadro, NA, que corresponde a 6,02 x 1023 átomos, íons ou moléculas de uma substância. Massa Molar A massa molar tem o mesmo valor numérico da massa molecular de uma substância, entretanto, sua unidade é g/mol (gramas por mol). A massa molecular (MM) corresponde à soma das massas atômicas dos átomos que compõem a substância, encontradas na Tabela Periódica. Tanto a massa molecular quanto a massa atômica são expressas em unidade de massa atômica (u). Veja as massas molares aproximadas de alguns compostos: Água (H2O): 18 g/mol Gás oxigênio (O2): 32 g/mol Cloreto de sódio (NaCl): 58,5 g/mol Como calcular a massa molar? Agora, para explicar como realizar o cálculo passo a passo, utilizaremos o etanol, CH3CH2OH, como exemplo. Passo 1: Conte o número de átomos de cada elemento químico na fórmula da substância. O CH3CH2OH é formado por: 1 átomo de oxigênio (O) 2 átomos de carbono (C) 6 átomos de hidrogênio (H) Passo 2: Consulte a Tabela Periódica para saber a massa atômica de cada elemento da substância. Observação: aqui utilizaremos valores aproximados. Hidrogênio (H): 1 u Oxigênio (O): 16 u Carbono (C): C: 12 u Passo 3: Multiplique as massas dos elementos pelos respectivos números de átomos na substância. Oxigênio (O): 1 x 16 u = 1 x 16 u Carbono (C): C: 2 x 12 u = 24 u https://www.todamateria.com.br/tabela-periodica/ Passo 4: Some as massas para encontrar a massa molecular. MMEtanol: 16 u + 24 u + 6 u = 46 u Portanto, a massa do etanol é 46 u ou 46 g/mol. Isso quer dizer que em um mol há 6,02 x 1023 moléculas, que corresponde a 46 gramas. O que é mol? O mol corresponde ao número de espécies elementares em determinada massa de uma substância. Um mol tem um valor absoluto de 6,02 x 1023. Essa constante é importante para realizar cálculos químicos, pois nos permite obter uma proporção entre a escala atômica e uma escala possível de mensurar. Por exemplo, consultando a Tabela Periódica vemos que a massa atômica do hidrogênio é 1 u e a massa do oxigênio é 16 u. Portanto, a massa molecular da água (H2O) é 18 u. Como a massa molecular da água é 18 u, entende-se que a massa molar da água é 18 g/mol, ou seja, 1 mol de água possui 18 g de massa. Em resumo, temos: 1 mol de água = 6,02 x 1023 moléculas = 18 gramas. Saiba mais sobre a Constante de Avogadro. Relação entre o número de mol e a massa molar O Mol é um termo muito usado para determinar quantidades de partículas, que podem ser átomos, moléculas, íons, entre outras. A massa molar corresponde à massa molecular de uma substância, sendo expressa em gramas por mol. A palavra mol deriva de moles, em latim, que significa um montão, um amontoado ou uma pilha. É um termo muito importante na química, uma vez que na indústria, por exemplo, não se trabalha com poucas moléculas e sim com grandes quantidades de substâncias. Quando se usa o termo mol está se referindo a um amontoado de partículas que correspondem à 6,02 x 1023. Desse modo, se falarmos em 1 mol de átomos de cálcio, teremos 6,02 x 1023 átomos de cálcio. Esse valor é referente à Constante de Avogadro, princípio segundo o qual: "volumes iguais de dois gases quaisquer nas mesmas condições de pressão e temperatura contêm o mesmo número de mols de moléculas de gás." Portanto, 1 mol de uma substância corresponde à massa molar de uma substância e contém 6,02 x 1023 moléculas dessa substância. Determinação do número e mol. Para determinar o número de mol, basta dividir a massa (g) pela massa molar. n = m ÷ M n = número de mol m = massa em gramas M = massa molar https://www.todamateria.com.br/lei-de-avogadro/ Exemplo: Determine o número de mols de 51,0 g de amônia NH3 Massa Molar = NH3 = 14.1 + 1.3 = 14 + 3 = 17 g/ mol n = m ÷ M n= 51 g ÷ 17g/ mol n= 3 mol Atividades de Fixação Observação: Todas as questões devem ser justificadas, utilizando os conceitos dos conteúdos abordados e os cálculos devem permanecer no trabalho. 01- Um átomo, cujo número atômico é 18, está classificado na Tabela Periódica como: a) metal alcalino b) metal alcalino terroso c) metal terroso d) ametal e) gás nobre 02- Dados os elementos de números atômicos 3, 9, 11, 12, 20, 37, 38, 47, 55, 56 e 75, a opção que só contém metais alcalinos é: a) 3,11, 37 e 55 b) 3, 9, 37 e 55 c) 9, 11, 38 e 55 d) 12, 20, 38 e 56 e) 12, 37, 47 e 75 03-Assinale a única alternativa em que todos os elementos possuem propriedades semelhantes: a) He, Ar, Rn. b) Li, Ni, Bi. c) Ba, Ra, Rn. d) Au, Hg, Cl. e) C, Cs, Cd. 04-Na classificação periódica, os elementos Ca (cálcio, Z = 20), Br (bromo, Z = 35) e S (enxofre) são conhecidos, respectivamente, como sendo das famílias dos: a) Halogênios, calcogênios e gases nobres. b) Metais alcalinos, metais alcalinoterrosos e calcogênios. c) Metais alcalinos, halogênios e calcogênios. d) Metais alcalinoterrosos, halogênios e calcogênios. e) Halogênios, calcogênios e metais alcalinoterrosos. 05-Qual elemento abaixo é o gás nobre de menor número atômico e o metal alcalino de maior número atômico? a) O e Ra. b) He e Bi. c) He e Fr. d) Rn e Li. e) Rn e H. 06-Suponha que um elemento químico esteja localizado na coluna 15 da Tabela Periódica e no 3º período. Sem consultá-la, responda: a) Qual é o seu número atômico? b) Qual será o número atômico do elemento que estiver localizado no mesmo período e no grupo seguinte (16) a esse elemento? 07-Qual os símbolos, família, período e o número atômico dos elementos abaixo? a) Potássio b) Mercúrio c) Prata d) Antimônio e) Enxofre f) Cobre g) Alumínio h) Nitrogênio 08 – Completar as lacunas com as palavras apropriadas. a) A tabela periódica é a organização dos ______________ em ordem ___________ de _________. b) É dividida em 7_________________ e 18 _________________ que também podem ser denominadas________________. c) Em sua construção os elementos foram agrupados em 3 categorias, de acordo com suas características: Os _______________ como, por exemplo, Ferro, Cobre, Ouro e Prata; os __________________ como o Oxigênio, Carbono e Cloro; e os ___________________ como o Hélio, por exemplo. d) As ________________ ou _________________ são organizados em duas divisões (A e B) denominadas ___________________ e __________________.09- Localize os elementos na tabela: a) urânio b) tungstênio c) arsênio d) cobalto 10-Associe corretamente as colunas abaixo: I. Metais alcalinos ( ) Grupo 0 II. Metais alcalinoterrosos ( ) Grupo 17 ou VII A III. Calcogênios ( ) Grupo 16 ou VI-A IV. Halogênios ( ) Grupo 15 ou V-A V. Família do carbono ( ) Grupo 14 ou IV-A VI. Família do nitrogênio ( ) Grupo 1 ou I-A VII. Gases nobres ( ) Grupo 2 ou II-A 11-Coloque no espaço em branco o número correspondente a resposta correta ( ) Cd ( 1) Kriptônio ( ) Ir ( 2) Hélio ( ) Al ( 3) Ouro ( ) He (4 ) Irídio ( ) Cr ( 5) Hidrogênio ( ) Au ( 6) Cádmio ( ) Kr (7 ) Cromo ( ) H ( 8) Alumínio 12- Um elemento X, pertencente à família (2A) da tabela periódica, forma ligação química com outro elemento Y da família (7A). Sabendo-se que X não é o Berílio, qual a fórmula do composto formado e o tipo de ligação entre X e Y? 13- Os compostos formados pelos pares Mg e Cl; Ca e O; Li e O; K e Br possuem fórmulas cujas proporções entre os cátions e os ânions são, respectivamente: Escreva a fórmula eletrônica dos compostos formados. Dados: 3Li; 8O; 12Mg; 17Cl; 19K; 20Ca; 35B. a) 1:1; 2:2 ; 1:1 ; 1:2 b) 1:2; 1:2 ;1:1; 1:1 c) 1:1 ; 1:2 ; 2:1; 2:1 d) 1:2; 1:1; 2:1 ;1:1 e) 2:2 ; 1:1; 2:1; 1:1 14-A fórmula do composto formado pelos íons A+3 e B-3 é: a) A3B3. b) A3B. c) AB3. d) AB. e) A2B2. 15- Sabendo que o número de elétrons doados e recebidos deve ser o mesmo e que o cálcio doa dois elétrons e o flúor recebe somente um, então, ao se ligarem entre si átomos de cálcio e flúor, obtemos uma substância cuja fórmula correta é: a) CaF. b) Ca2F. c) F2. d) CaF2. e) Ca2F2. 16-Uma substância iônica foi representada pela fórmula X2Y. Sendo assim, na tabela periódica, é possível que X e Y se localizem, respectivamente, nas colunas: a) 1A e 2A. b) 1A e 6A. c) 2A e 1A. d) 2A e 5A 17-Os compostos iônicos são resultantes da combinação entre cátions e ânions, formando substâncias em que a carga total é igual a zero. De acordo com as fórmulas moleculares, dê a formula eletrônica dos compostos iônicos abaixo: a) NaCl b) KI c) MgCl2 18- Escreva a fórmula molecular e eletrônica dos compostos iônicos formados pela união dos pares abaixo: a) Sódio e bromo b) Alumínio e cloro c) Sódio e oxigênio d) Bário e cloro e) Magnésio e oxigênio 19- Para cada composto abaixo, dê a fórmula de Lewis, a fórmula iônica (no caso de ligação iônica) e a fórmula estrutural (no caso de ligação covalente): a) Cloreto de cálcio: CaCl2 b) Óxido de alumínio: Al2O3 c) Fluoreto de oxigênio: OF2 d) Tetracloreto de carbono: CCl4 e) Sulfeto de hidrogênio: H2S f) Amônia: NH3 g) Seleneto de carbono: CSe2 h) Sílica: SiO2 20- Ao formar ligações covalentes com o hidrogênio, a eletrosfera do carbono adquire configuração eletrônica de gás nobre. Com isto, é de esperar a formação da molécula: Faça a fórmula estrutural. a) CH b) CH2 c) CH3 d) CH4 21-Calcule a massa molar das substâncias a seguir. a) Gás carbônico, CO2 b) Ácido clorídrico, HCl c) Glicose, C6H12O6 22-Para fazer algumas joias para sua nova coleção, um designer usou 39,4g de ouro. Sabendo que a massa atômica do ouro (Au) é 197 u.m.a, calcule quantos átomos foram usados. 23-Se compararmos massas iguais das seguintes substâncias: NaCl, H2O2, HCl e H2O. Qual delas tem maior número de moléculas? 24-Qual a quantidade de mol presente em 180 g de ácido etanoico ( CH3COOH )? 25- Calcule a massa molar e a massa molecular dos compostos abaixo. a) H2SO4 b) H3PO4 c) CaCO3 d) Ca3(PO4)2 e) SO2 f) CH4 26- O açúcar comum tem fórmula C12H22O11. Determine a quantidade de mol presentes em 6,84 g desse açúcar. 27- Determine o número de matéria em mol, presente em 100g de monóxido de carbono CO. 28- Calcule a quantidade de matéria, em mol, e o número de moléculas presente em 30 g de água. 29- Quantos mols de Na2CO3 existem em 132g desse composto? 30- Quantos mols há em 39,2 g de H2SO4 ? Referências Bibliográficas: https//mundoeducação.bol.uol.com.br https//brasilescola.uol.com.br https//www.todamateria.com.br
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