QUÍMICA. A Tabela Periódica. frente 2 MAXIM SHEBEKO DREAMSTIME.COM

Transcrição

1 QUÍMICA frente 2 MAXIM SHEBEKO DREAMSTIME.COM A Tabela Periódica 96

2 Capítulo 4 A Tabela Periódica 1. Histórico da Tabela Periódica As tríades de Döbereiner Até essa data, conheciam-se cerca de trinta e três elementos químicos. Johann Wolfgang Döbereiner organizou esses elementos em grupos de três, sendo que em cada grupo o elemento central deveria ter a média da massa dos outros dois elementos. Por exemplo: Lítio Massa = 7 Carbono Massa = 12 Berílio Massa = 9 Nitrogênio Massa = 14 Potássio Massa = 11 Oxigênio Massa = 16 Essa foi a primeira tentativa relevante de se organizarem os elementos químicos conhecidos. Uma de suas principais deficiências era que elementos com propriedades semelhantes não estavam agrupados (por exemplo, o cálcio possui propriedades semelhantes ao berílio, porém estava em outra tríade ). Outro problema é que algumas propriedades ainda não haviam sido medidas corretamente, como a massa do potássio, que na verdade não é 11, e sim 39,1. Johann Wolfgang Döbereiner ( ) O parafuso telúrico de Chancourtois A segunda tentativa de se organizarem os elementos da Tabela Periódica foi feita pelo geólogo francês Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois: Ele notou que, organizando-se os elementos em ordem crescente de massas atômicas, as coincidências nas propriedades físicas e químicas se repetiam de sete em sete elementos: Li Be B C N O F Na Mg Al Li Be B C N O F Na Mg Al Li Be B C N O F Na Mg Al Lítio e sódio possuem propriedades semelhantes. Berílio e magnésio possuem propriedades semelhantes. Boro e alumíno possuem propriedades semelhantes. Assim, ele organizou os elementos de forma helicoidal, sendo que os elementos de características semelhantes deviam ficar um abaixo do outro, conforme a imagem a seguir: Alexandre- Émile Béguyer de Chancourtois ( ) Parafuso telúrico de Chancourtois 97

3 As oitavas de Newlands John Alexander Reina Newlands, químico inglês, desenvolveu ainda mais a organização dos elementos criada por Chancourtois, com sua controversa lei das oitavas. Nesta lei, Newlands propôs que os elementos químicos se comportavam como as notas musicais, assim como as notas se repetem de oito em oito, as propriedades dos elementos, quando organizados em ordem de massa atômica, também se repetiriam: John Alexander Reina Newlands ( ) Lei das oitavas de Newlands A Tabela Periódica de Mendeleev Foi o químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev quem primeiro organizou os elementos químicos em forma de uma tabela que se parece muito com a que utilizamos hoje. Ainda colocando os elementos em ordem crescente de massa atômica, Mendeleev fez cartões para os cerca de 60 elementos conhecidos na época e marcou em cada um deles suas principais propriedades. Após organizar tais cartões, Mendeleev notou que alguns espaços da tabela estavam vazios ou seja, seguindo os padrões de periodicidade, deveria haver algum elemento naquelas lacunas. Assim, ele previu a existência dos elementos germânio, gálio e escândio antes que fossem descobertos, além de suas características: cor, reatividade, massa atômica, densidade etc. Dmitri Ivanovich Mendeleev ( ) Organização dos elementos segundo Mendeleev. DIMITRI IVANOVICH MENDELEEV WIKICOMMONS 98

4 A Tabela Periódica moderna O físico inglês Henry Gwyn Jeffreys Moseley fez algumas correções necessárias na Tabela Periódica de Mendeleev. Henry Moseley ( ) A principal foi organizar os elementos em ordem crescente de número atômico em vez de massa atômica, o que era mais adequado para organizar suas propriedades. Esta tabela é a que utilizamos até hoje. Tabela Periódica atual 99

5 2. Características dos elementos representativos 2.1. Compreendendo a Tabela Periódica atual A Tabela periódica atual é dividida em grupos e períodos. Os grupos (ou famílias) são as colunas e os períodos são as linhas: 1º 2º 1 IA 2 IIA 18 VIIIA 13 IIIA IVA 14 VA 15 VIA 16 VIIA 17 Grupos Famílias 3º 4º IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB 5º 6º 7º Períodos A Tabela Periódica contém os seguintes grupos/famílias: Grupo 1 ou Família IA Grupo dos metais alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs e Fr Grupo 2 ou Família IIA Grupo dos metais alcalinoterrosos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra. Grupo 3 ou Família IIIB Grupo 4 ou Família IVB Grupo 5 ou Família VB Grupo 6 ou Família VIB Grupo 7 ou Família VIIB Grupo 8 ou Família VIIIB Grupo 9 ou Família VIIIB Grupo 10 ou Família VIIIB Grupo 11 ou Família IB Grupo 12 ou Família IIB Grupo 13 ou Família IIIA Grupo do boro: B, Al, Ga, In e Tl. Grupo 14 ou Família IVA Grupo do carbono: C, Si, Ge, Sn e Pb. Grupo 15 ou Família VA Grupo do nitrogênio: N, P, As, Sb e Bi. Grupo 16 ou Família VIA Grupo dos calcogênios: O, S, Se, Te e Po. Grupo 17 ou Família VIIA Grupo dos halogênios: F, Cl, Br, I e At. Grupo 18 ou Família VIIIA Grupo dos gases nobre: He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn. 100

6 2.2. Classificação dos elementos em metais e ametais Observe a seguir a classificação dos elementos: Hidrogênio Metais Não metais Semimetais Gases nobres O hidrogênio aparece em diferentes posições, em diferentes tabelas periódicas: No grupo 1: porque ele possui um elétron de valência como os metais alcalinos No grupo 17: porque forma moléculas diatômicas, como os halogênios. Desconectado da tabela: por sua gama de diferentes propriedades não se encaixarem exatamente em nenhum local da tabela. 3. Classificação dos elementos representativos ou de transição Os elementos da tabela Periódica podem ser classificados em dois grandes grupos, os elementos representativos e os elementos de transição. Elementos representativos Cada grupo contendo esses elementos (grupos 1 e 2, 13 a 18) possui elementos que possuem propriedades químicas semelhantes. Isso ocorre por apresentarem o mesmo número de elétrons de valência. Por exemplo, todos os elementos do grupo 1 possuem 1 elétron de valência e formam um cátion positivo monovalente E+. Os elementos representativos possuem seu último elétron nos subníveis s ou p. Elementos representativos Elementos de transição Os elementos de transição são os que pertencem aos grupos de 3 a 12 (ou famílias B ). Possuem uma subclassificação: podem ser de transição externa (último elétron no subnível d) ou de transição interna (último elétron no subnível f). Os elementos de transição interna são os lantanídios e os actinídios. Transição externa Transição interna Lantanídios Actinídios Elementos de transição 101

7 3.1. Localizando elementos na Tabela Periódica a partir de sua distribuição eletrônica Se soubermos o número atômico de um átomo, poderemos fazer sua distribuição eletrônica e, analisando seus níveis e subníveis mais externos, poderemos prever em que parte da Tabela Periódica este elemento se encontra. Identificando o período de um átomo Os elementos químicos foram organizados na Tabela periódica de forma que o número do período (linha horizontal) representasse o número de camadas eletrônicas que aquele átomo possui. Assim, conhecendo-se o número de camadas, pode-se identificar o período de um átomo qualquer. Exemplos 7N: 1s2 2s2 2p3: possui duas camadas, correspondendo ao segundo período: K: 1s 2s 2p 3s 3p 4s : possui quatro camadas, correspondendo ao quarto período: 4. Como saber a que família ou grupo da Tabela Periódica pertence um elemento químico? 4.1. Identificando o grupo/família de um elemento representativo A nomenclatura de famílias para os elementos representativos (IA até VIIIA) foi determinada com base no número de elétrons que os átomos pertencentes a elas possuem em seu subnível s ou p de seu nível de valência. Famílias Grupos Exemplos 7N: 1s2 2s2 2p3, cinco elétrons de valência, corresponde à família VA ou grupo 15: Para determinar o grupo para elementos representativos a partir da família IIIA, some 10 ao número da família. Por exemplo: Família IIIA Grupo 13 Família VIA Grupo

8 19 K: 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1, um elétron de valência, corresponde à família IA ou grupo 1: MAXIM SHEBEKO DREAMSTIME.COM 2 He: 1s2, o hélio, apesar de ter 2 elétrons de valência, é uma exceção: não pertence à família IIA, e sim à família VIIIA, ou grupo 18: 4.2. Identificando o grupo/família de um elemento de transição Os elementos de transição são os presentes nos grupos de 3 a 12 da Tabela Periódica (ou família IIIB a IIB). Para encontrar tais elementos na Tabela Periódica, basta somar o número de elétrons dos dois últimos subníveis mais energéticos, e este valor encontrado será o grupo a que ele pertence. Para saber a família, basta observar a tabela a seguir: Grupo Família IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB Exemplo 26 Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 : somam-se os elétrons dos dois últimos subníveis, = 8. O ferro pertence ao grupo 8, ou família VIIIB: 5. Identificando o grupo e a família de um elemento de transição interna Os elementos de transição interna (lantanídios e actinídios) apresentam: 2 elétrons em sua camada de valência; 8 ou 9 elétrons na penúltima camada; entre 18 e 32 elétrons na antepenúltima camada. Seus últimos elétrons estão presentes no subnível f da antepenúltima camada. Todos os lantanídios e os actinídios pertencem ao grupo 3 (ou família IIIB) da Tabela Periódica. Exemplo 59 Pr: 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 3 Em camadas: K=2, L=8, M=18, N=21, O=8, P=2 103

9 Divisão da Tabela Periódica conforme distribuição eletrônica O último elétron de um átomo, após a distribuição em níveis e subníveis, pode determinar em que local da Tabela Periódica este elemento se encontra: 1s 1s 2s 2p Bloco s 3s 3p Bloco p (IA e IIA ou 1 e 2) (IIIA a VIIIA ou 13 a 18) 4s 3d 4p Bloco d 5s 4d 5p Bloco f 6s 5d 6p 7s 6d 7p (Todos os grupos B ou 3 a 12) 4f 5f Elementos representativos do bloco s Metais de transição do bloco d Elementos representativos do bloco p Metais de transição interna (bloco f) 104