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29/10/2012 1 Universidade Federal de Minas Gerais Instituto de Ciências Exatas Departamento de Química Periodicidade Química Profa. Dayse Carvalho da Silva Martins 1 Configuração Eletrônica e a Tabela Periódica 29/10/2012 2 n s1 n s2 n s2 n p1 n s2 n p2 n s2 n p3 n s2 n p4 n s2 n p5 ns 2 n p6 d1 d5 d1 0 4f 5f 3 Tabela Periódica: Organização dos elementos Poucos elementos, como ouro e cobre, eram conhecidos há milhares de anos – tempos antigos. Apenas cerca de 13 elementos foram conhecidos até os anos de 1700. À medida que mais elemento foram descobertos, os químicos perceberam que precisavam de uma forma de organizá-los. 29/10/2012 3 Contribuição de vários cientistas para a construção da tabela periódica: ANTOINE LAVOISIER (1743-1794) A.B.Chancourtois (1820-1886) J.L.Meyer (1830-1895) Henry Moseley (1887 – 1915) J.W.Döbereiner (1780-1849) J.A.R.Newlands (1837-1898) Dimitri Mendeleev (1834-1907) Glenn Seaborg (1912 – 1999) 5 ANTOINE LAVOISIER Ordenou e sistematizou um conjunto de observações e hipóteses que deu origem à química científica; Construiu uma tabela com ~30 elementos (4 grupos): � Fluidos elásticos: luz, calor, O, N e H � Não-metais: elementos não metálicos “oxidáveis e acidificáveis”. S, P, C. � Metais: oxidáveis e capazes de neutralizar um ácido. Sb, As, Ag, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mb, Ni, Ag, Pt, Pb, W, Zn. � Terras: formador de sólidos terrosos. Ba, Al, Si. 6 29/10/2012 4 ANTOINE LAVOISIER A lista de elementos não foi nem completa o suficiente, nem precisa o suficiente para sugerir comportamento periódico neste ponto da história. Traité Élémentaire de Chimie, Paris,1789. 7 J. W. Dobereiner Químico alemão Em 1829, arranjou elementos em tríades – grupos de 3 elementos com propriedades similares Um elemento de cada tríade tinha propriedades intermediárias às dos outros dois elementos. Cloro, bromo e iodo: a tríade da primeira tentativa. Na época: 54 elementos conhecidos Cl – Br – I Ca – Sr – Ba S – Se – Te Descobriu: Háfnio (Hf), Zircônio (Zr), Cromo (Cr) e Frâncio (Fr) 8 29/10/2012 5 O “parafuso telúrico” de A. B. Chancourtois Geólogo e mineralogista francês Colocou os elementos químicos por ordem crescente das suas massas atômicas, numa linha espiralada de quarenta e cinco graus traçada sobre a superfície lateral de um cilindro; Verificou que os elementos químicos com propriedades semelhantes se situavam sobre a mesma linha no cilindro; 9 Limitações: •Mistura substâncias simples e substâncias compostas; • Representação gráfica é muito complicada; • Só é valido para elementos com número atômico inferior a 40. As oitavas de Jonh Newlands Químico inglês Agrupou os elementos em sete grupos de sete elementos, por ordem crescente das suas massas atômicas; Dó – Hidrogénio Dó – Flúor Ré - Lítio Ré – Sódio Mi - Berílio Mi – Magnésio Fá - Boro Fá – Alumínio Sol - Carbono Sol – Silício Lá - Nitrogénio Lá – Fosfato Si - Oxigénio Si - Enxofre Estabeleceu uma relação entre as propriedades dos elementos e a sua massa atômica. A este tipo de repetição com propriedades semelhantes chamou-se periodicidade e, esta é a origem do nome da “tabela periódica”. “ O oitavo elemento é uma espécie de repetição do primeiro, como a oitava nota de uma oitava de uma música” 10 29/10/2012 6 Limitações: • Em determinadas colunas onde estão elementos com propriedades semelhantes, encontram-se alguns erradamente colocados; • O telúrio (Te) foi colocado antes do iodo, contudo, a sua massa atômica relativa é maior; 11 As curvas de Lothar Meyer Químico alemão Mentor do volume atômico; Mostrou a relação entre os volumes atômicos e as massas atômicas relativas – curva de Meyer Limitações: Não fez distinção entre elemento e compostos simples, pelo que: • Não corrigiu as massas atômicas relativas; • Não previu as propriedades dos elementos que ocupariam os lugares vazios. 12 29/10/2012 7 Classificação periódica de Dimitri Mendeleev Químico russo Colocou os elementos por ordem crescente das suas massa atômicas, distribuindo-os em 8 colunas verticais e 12 linhas horizontais; Verificou que as propriedades variavam periodicamente à medida que aumentava a sua massa atômica; • Admitiu que o peso atômico de alguns elementos não estava correto; • Deixou lugares vagos para os elementos que ainda estavam por descobrir. 13 14 Classificação periódica de Dimitri Mendeleev Eka- Alumínio (Ea) Gálio (Ga) Massa atômica (uma) 68 69,9 PF Baixo 29,78 oC Densidade (g/cm3) 5,9 5,94 Fórmula do óxido Ea2O3 Ga2O3 (Md – Mendelévio – Z = 101). 29/10/2012 8 Lei periódica de Moseley Físico e Químico inglês Reordenou os elementos químicos por ordem crescente dos seus números atômicos; Tabela Periódica H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Uun Uuu 15 “Quando os elementos são agrupados por ordem crescente de número atômico (Z) observa-se a repetição periódica de várias propriedades.” A série de actinídeos de Glenn Seaborg Químico norte-americano Descobriu 10 elementos, do número atômico 94 até o 102, tendo reconfigurando a tabela periódica e colocado a série dos actinídeos debaixo da série dos lantanídeos. Lantanídeos Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Actinídeos Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Nobel de Química (1951) Ele é a única pessoa a ter um elemento nomeado em vida (Sg – Seabórgio – Z = 106). "Esta é a maior honra conferida a mim - melhor ainda, eu acho, do que ganhar o Prêmio Nobel". 16 29/10/2012 9 Periodicidade nas propriedades atômicas 17 Periodicidade nas propriedades atômicas Raio atômico Energia de ionização Afinidade eletrônica 18 29/10/2012 10 Periodicidade nas propriedades atômicas • Influenciadas por três fatores: 1. Nível de energia – Os níveis de energia mais elevados estão mais afastados do núcleo. 2. Carga no núcleo (# prótons) – Maior carga atrai os elétrons para mais próximo do núcleo. 3. Efeito da blindagem 19 Raio atômico Primeiro problema: De onde se começa a medida? A nuvem eletrônica não tem um limite definido. 20 29/10/2012 11 Raio atômico Grupos (famílias) • Quando se aumenta o Z (ou se desce em um grupo) cada átomo tem um outro nível de energia: os átomos ficam maiores. H Li Na K Rb 21 Raio atômico Períodos • Movendo-se da esquerda para a direita, o tamanho do átomo fica menor. • Elétrons estão no mesmo nível de energia. • Mas, há maior carga nuclear. • Elétrons mais externos são mais atraídos. Na Mg Al Si P S Cl Ar 22 29/10/2012 12 Raio atômico Aumentando raio atômico Au m e n ta n do ra io a tô m ic o 23 Unidade: picômetros Raio atômico Número atômico (Z) R a io a tô m ic o (pm ) 24 29/10/2012 13 Raio atômico Número atômico (Z) R a io a tô m ic o (pm ) 25 Tamanho de íons (cátions e ânions) 26 29/10/2012 14 Tamanho de íons (cátions e ânions) Número atômico (Z) R ai o at ôm ic o (p m ) Número atômico (Z) R ai o at ôm ic o (p m ) 27 Tamanho de íons isoeletrônicos • Iso - “o mesmo” • Íons isoeletrônicos possuem o mesmo # elétrons – Al3+ Mg2+ Na+ Ne F- O2- N3- Faça a configuração eletrônica expandida de cada umas das espécies acima. Agrupe as espécies isoeletrônicas e, em cada grupo, indique a ordem crescente de tamanhos das espécies. 28
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