AULA 02: TABELA PERIÓDICA

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1 AULA 02: TABELA PERIÓDICA 1. INTRODUÇÃO A Tabela Periódica é, efetivamente, um instrumento organizador de conhecimentos sobre os elementos químicos, onde estes estão ordenados por ordem crescente de número atômico (Z). O último elemento que ocorre na natureza a ser descoberto, em 1925, foi o rénio. Desde então, os novos elementos que entraram para a tabela periódica foram produzidos pelos cientistas, através da fusão de átomos de diferentes substâncias. A última maior troca na tabela, resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50. À partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídios. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel em química, pelo seu trabalho. O elemento 106 tabela periódica é chamado seabórgio, em sua homenagem. O nome "Tabela Periódica" é devido à periodicidade, ou seja, à repetição de propriedades, de intervalos em intervalos, como, por exemplo, ocorre com as fases da lua, que mudam durante o mês e se repetem mês após mês. A base da classificação periódica atual é a tabela de Mendeleev, com a diferença de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus números atômicos e não com os pesos atômicos, como era a classificação feita por Mendeleev. A tabela periódica já passou por algumas modificações em sua estrutura e na numeração de suas colunas linhas. Ainda hoje é possível encontrar tabelas com numerações distintas em suas colunas. A tendência, porém, é de unificação. 2. ORGANIZAÇÃO DA TABELA PERIÓDICA Encontra-se organizada em 7 linhas e 18 colunas, como se pode observar na Figura 01. Os elementos que pertencem a uma mesma linha dizem-se do mesmo período ou série e os que pertencem à mesma coluna fazem parte do mesmo grupo ou família, ou seja, contém elementos com propriedades químicas semelhantes. Figura 01 Organização da Tabela Periódica em períodos e grupos. 25

2 Os grupos são numerados em algarismos romanos na seguinte ordem: (1) IA, (2) IIA, (3) IIIB, (4) IVB, (5) VB, (6) VIB, (7) VIIB, (8) (9) (10) VIIIB (que têm três colunas), (11) IB, (12) IIB, (13) IIIA, (14) IVA, (15) VA, (16) VIA, (17) VIIA e (18) VIIIA, ou 0. O sistema de numeração dos grupos da tabela periódica, usados atualmente, são recomendados pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). 3. CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS DA TABELA PERIÓDICA Os elementos químicos podem ser classificados também de acordo com dois critérios: suas propriedades químicas e físicas e sua ocorrência ou não na natureza Existência dos elementos Após investigar a Tabela Periódica pode surgir uma dúvida, todos os elementos dispostos na mesma são encontrados na natureza? Mas se existem todos eles, onde se encontram? Na verdade alguns destes elementos são sintetizados em laboratório, ou seja, produzidos artificialmente Elementos naturais São os elementos químicos encontrados na natureza Elementos sintéticos ou Artificiais São os elementos químicos cujos átomos são produzidos artificialmente é a chamada síntese em laboratório. Os sintéticos ou artificiais se classificam em duas categorias: - Cisurânicos: elementos sintéticos ou artifíciais que possuem número atômico inferior a 92, por exemplo: Promécio (Pm) Z = 61, Frâncio (Fr) Z = Transurânicos: elementos com número atômico superior a 92. Exemplos: Plutônio (Pu) Z = 94, Mendelévio (Md) Z = 101. Elementos Naturais Z 92 Elementos Artificiais Z > 92 As propriedades químicas dos elementos estão relacionadas com suas distribuições eletrônicas. De acordo com as propriedades físicas dos elementos, eles são subdivididos em hidrogênio, metais, ametais ou não-metais, semimetais e gases nobres hidrogênio. 26

3 Figura 02 - Classificação dos elementos 3.2. Hidrogênio É um elemento atípico, possuindo a propriedade de se combinar com metais, ametais e semimetais. Nas condições ambientes, é um gás extremamente inflamável Gases Nobres Como o próprio nome sugere, nas condições ambientes apresentam-se no estado gasoso e sua principal característica química é a grande estabilidade, ou seja, possuem pequena capacidade de se combinarem com outros elementos. Os gases nobres não apareciam na Tabela Periódica original, elaborada por Mendeleev por que em sua época não se conhecia nenhum deles. No entanto, em 1884, William Ramsday isolou o argônio e os químicos desconfiaram de uma nova família de elementos químicos, o que realmente aconteceu até 1900, com a descoberta dos demais gases nobres Classificação dos elementos quanto ao estado físico - Gasosos: gases nobres (VIIIA), H 2, N 2, O 2, F 2 e Cl 2. - Líquidos: Hg e Br 2. - Sólidos: os demais. 27

4 4. GRUPO OU FAMÍLIA A FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG Cada grupo constitui uma família de elementos, às quais se atribui, por vezes, uma designação própria. A numeração se inicia com 1A (IA) e continua até o zero (0) ou 8A (VIIIA) Essas famílias são constituídas pelos elementos representativos, sendo que todos esses elementos apresentam o seu elétron mais energético situado nos subníveis s ou p. Nas famílias de IA a VIIA, o número da família indica a quantidade de elétrons existentes na camada de valência. Por exemplo: Já a família zero (0), recebeu esse número para indicar que a reatividade dos seus elementos em condições ambientes é nula. Na sua maioria, os elementos dessa família apresentam oito elétrons na camada de valência. O grupo zero também é conhecido como VIIIA. Exemplo: 28

5 São elas: FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG Dessas famílias tem algumas que possuem nomes especiais. Família IA ou grupo 01: Família dos metais alcalinos. Família IIA ou grupo 02: família dos metais alcalino-terrosos. Família IIIA ou grupo 13: família do Boro Família IVA ou grupo 14: família do Carbono Família VA ou grupo 15: família do Nitrogênio Família VIA ou grupo 16: família dos calcogênios. Família VIIA ou grupo 17: família dos halogênios. Família VIIIA, Zero (0)ou grupo 18: família dos gases nobres. Observação O elemento H (Hidrogênio) não é considerado metal alcalino. Pode ser encontrado tanto na coluna 1A (mais comum) como na 7A. O único gás nobre que não apresenta oito elétrons em sua camada de Valencia é o hélio (He), pois seu número atômico é 2 e sua distribuição é 1s 2. RESUMO: Configuração da N 0 de e - na última Família ou Grupo Nome última camada camada IA ou 1 Alcalinos ns 1 1 IIA ou 2 Alcalino-terrosos ns 2 2 IIIA ou 13 Família do boro ns 2 np 1 3 IVA ou 14 Família do carbono ns 2 np 2 4 VA ou 15 Família do nitrogênio ns 2 np 3 5 VIA ou 16 Calcogênios ns 2 np 4 6 VIIA ou 17 Halogênios ns 2 np 5 7 VIIIA (zero) ou 18 Gases nobres ns 2 np GRUPO OU FAMÍLIA B Note que a numeração se inicia com 3B (IIIB) e vai até 8B (VIIIB), para depois aparecer 1B (IB) e 2B (IIB). 29

6 A família 8B é formado por 9 elementos que formam as seguintes tríades: - Primeira Tríade: ferro, cobalto, níquel - Segunda Tríade: rutênio, ródio, paládio - Terceira Tríade: ósmio, irídio, platina Todos os elementos dessa família apresentam grande semelhança entre si, em termos de propriedades químicas. As famílias B, incluindo as duas linhas horizontais separadas do corpo principal da tabela, são constituídas pelos elementos de transição e apresentam seu elétron mais energético situados nos subníveis d ou f. Os membros da Tabela Periódica que fazem parte desta denominação se classificam em elementos de Transição interna ou externa, como na tabela abaixo: 30

7 5.1. Elementos de Transição Externa FACULDADE ASSIS GURGACZ - FAG Os elementos de transição externa ou, simplesmente, elementos de transição, têm como principal característica apresentar o seu elétron mais energético situado em um subnível d. Exemplos: Para os elementos de transição externa, a localização na família ou grupo não é feita utilizando o número de elétrons da camada de valência, mas sim o número de elétrons existentes no seu subnível mais energético (d). Tomando por base a distribuição eletrônica, pela regra, temos a seguinte relação: IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 Observe os exemplos: - Como o subnínel mais energético é o d, contendo 1 elétron, este elemento esta situado na família IIIB. Observações: - família VIIIB Os elementos do grupo IB possuem distribuição eletrônica diferente da teórica; sua distribuição teórica é ns 2 (n-1)d 9 e sua distribuição real é ns 1 (n-1)d 10. Assim temos: Em função do que foi exposto, alguns autores consideram os grupos IB e IIB como de pós- transição, uma vez que, na verdade, possuem o subnível d completo (10 elétrons) Elementos de Transição Interna Os elementos de transição interna são os elementos que apresentam seu elétron mais energético situado em um subnível f. Constituem as séries dos lantanídeos actinídeos e encontram-se deslocadas do corpo central da tabela, apresentando respectivamente 6 e 7 camadas eletrônicas; por isso, estão localizadas respectivamente no 6.º e 7.º períodos. 31

8 - Lantanídeos: elementos que vão desde o número atômico 57 até o Actinídeos: elementos que vão desde o número atômico 89 até o 103. Os lantanídeos e os actinídeos possuem orbitais de valência 4f e 5f. Lantanídeos 4f 1 4f 2 4f 3 4f 4 4f 5 4f 6 4f 7 4f 8 4f 9 4f 10 4f 11 4f 12 4f 13 4f 14 Actinídeos 5f 1 5f 2 5f 3 5f 4 5f 5 5f 6 5f 7 5f 8 5f 9 5f 10 5f 11 5f 12 5f 13 5f 14 Os elementos de transição, tanto os internos como os externos, são metais e possuem alta condutividade térmica e elétrica. Observações: Assim como nos elementos de transição externa, alguns elementos de transição interna também apresentam distribuição eletrônica irregular, diferente da teórica. Temos, por exemplo: 32

9 Exercícios: 2) Na 11 - Características da distribuição eletrônica Localização e classificação 3) Indique o período, o grupo e o nome dos elementos abaixo: 33

10 4) Dada a estrutura eletrônica em ordem energética, localize cada elemento na tabela periódica (período e grupo): 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10, 4p 6, 5s 2, 4d 10, 5p 6, 6s 2, 4f 14, 5d 10, 6p 6, 7s 2, 5f 14, 6d 10, 7p 6. ENERGIA CRESCENTE 34

11 LISTA 02: TABELA PERIODICA 1. Em relação ao elemento representado por 35X 80. a) Qual o seu subnível mais energético? b) Pertence a qual período? c) Pertence à qual família? 2. O elemento químico cujos átomos, no estado fundamental, possuem configuração eletrônica 1s 2 2s 2 2p 6 pertence à família dos: a) Halogênios. b) Metais de transição. c) Metais alcalino-terrosos. d) Metais alcalinos. e) Gases nobres. 3. O elemento cujos átomos no estado fundamental possuem a configuração 1s 2 2s 1 pertence à família dos: a) Halogênios. b) Metais de transição. c) Metais alcalinos. d) Metais alcalino-terrosos. e) Gases nobres. 4. Dada a localização dos elementos na tabela periódica, determine sua distribuição eletrônica e seu número atômico: a) grupo IA - 4º período b) grupo VB - 4º período c) grupo IVA - 3º período d) grupo IIB - 5º período 5. Associe 6. Os metais são elementos que apresentam 1, 2 ou 3 elétrons no último nível de energia. São bons condutores de eletricidade e calor, são dúcteis e brilhantes. Dos elementos abaixo quais são metais: a) fósforo b) chumbo c) cobre d) sódio e) potássio f) enxofre g) estanho h) cloro 35

12 7. Considere os elementos: A (Z=38), B (Z=55), C (Z=25), D (Z=14), E (Z=17), F (Z=18). a) Através de suas distribuições eletrônicas, localize-os na tabela a seguir. b) Classifique-os em: lantanídeo, alcalino, alcalino-terroso, transição, halogênio, família do boro, família do carbono, calcogênio ou gás nobre. 8. Usando a tabela abaixo: I) Coloque os seguintes átomos genéricos em suas respectivas localizações: a) (G) 5s 2 4d 8 b) (H) 4s 2 4p 1 c) (I) 6s 2 6p 4 d) (J) 2s 1 e) (L) 3s 2 f) (M) 6s 2 6p 5 g) (N) 7s 2 6d 2 h) (O) 6s 1 5d 10 II) Caracterize os elementos dados como metais, ametais e semimetais. III) Dê o nome das famílias dos elementos representativos. 9. São elementos líquidos à temperatura ambiente: a) iodo e bromo b) iodo e flúor c) cloro e flúor d) mercúrio e bromo e) mercúrio e flúor 36

13 10. Baseie-se na classificação periódica a seguir, onde aparecem símbolos arbitrários, para responder às perguntas que se seguem. a) Quais são os alcalino-terrosos? b) Qual o elemento do 1º período? c) Quais são os gases nobres? d) Qual o elemento de transição? e) Qual o elemento que possui 3 elétrons na última camada? f) Qual o elemento do grupo VIIA? g) Qual o elemento cujos elétrons estão utilizando o menor número de camadas? h) Qual o elemento de maior número atômico? i) Qual o elemento do grupo do nitrogênio? 11. Dada a estrutura eletrônica em ordem energética, localize cada elemento na tabela periódica (período e grupo): 12. Relacione as colunas 37

14 13. Indique o período, o grupo e o nome dos elementos abaixo: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10, 4p 6, 5s 2, 4d 10, 5p 6, 6s 2, 4f 14, 5d 10, 6p 6, 7s 2, 5f 14, 6d 10, 7p 6. ENERGIA CRESCENTE 38