PROPRIEDADES PERIÓDICAS DA TABELA

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1 Disciplina: Química Prof.: Guilherme Turma: IU 18/05/2017 Tema da aula: Propriedades da Tabela Periódica Propriedades periódicas e aperiódicas PROPRIEDADES PERIÓDICAS DA TABELA - A tabela periódica pode ser utilizada para relacionar as propriedades dos elementos químicos com suas estruturas atômicas. Essas propriedades dos elementos podem ser classificadas em dois tipos: propriedades periódicas e aperiódicas. - As propriedades aperiódicas são aquelas cujos valores variam na medida em que o número atômico aumenta e que não se repetem em períodos determinados. Um exemplo de propriedade aperiódica é a massa atômica, que sempre aumenta com o número atômico (Z). No entanto, as propriedades periódicas são mais comuns e importantes, de maneira que, daqui para diante, somente elas serão estudadas com mais detalhes. - As propriedades periódicas são aquelas que, na medida em que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes para intervalos regulares, isto é, repetem-se periodicamente. Exemplo: o número de elétrons na camada de valência. - Existem vários exemplos de propriedades dos elementos químicos que são periódicas, quando comparadas as posições desses elementos na tabela. Algumas das principais propriedades periódicas serão destacadas a seguir.

2 Propriedades periódicas - Raio atômico: o raio atômico pode ser considerado uma medida aproximada do tamanho de um átomo. É a distância aproximada do seu núcleo até o elétron mais externo. O raio atômico dos elementos é uma propriedade periódica, pois seus valores variam periodicamente (isto é, aumentam e diminuem seguidamente) com o aumento do número atômico. Observe o esquema abaixo, em que estão representados apenas os elementos das colunas A da Tabela Periódica. - Para se avaliar a variação do raio atômico na tabela periódica, temos que considerar dois fatores: Número de níveis ou camadas: quanto maior o número de camadas preenchidas na distribuição eletrônica, maior será o tamanho do átomo. Exemplo: 11Na 1s 2 / 2s 2 2p 6 / 3s 1 K L M 9F 1s 2 / 2s 2 2p 5 K L Como, na distribuição eletrônica, o número de camadas ocupadas para o átomo de sódio (Na) é maior do que para o átomo de flúor (F), o raio atômico do Na é maior que o do F. - Caso os átomos comparados apresentem o mesmo número de camadas preenchidas, devemos usar um outro critério: Número de prótons: o átomo que apresenta o maior número de prótons possui um tamanho menor.

3 Exemplo: 11Na 1s 2 / 2s 2 2p 6 / 3s 1 K L M 17Cl 1s 2 / 2s 2 2p 6 / 3s 2 3p 5 K L M Como, na distribuição eletrônica, o número de camadas ocupadas por elétrons para o átomo de sódio (Na) e de cloro (Cl) é o mesmo (3), o átomo com maior raio atômico será aquele com menor número de prótons, nesse caso, Na. Porque fazemos essa consideração? Quanto maior o número de prótons, maior é a atração núcleo-elétrons. Logo, mais compactas estarão as camadas eletrônicas e menos distantes elas estarão do núcleo Generalizando: - numa mesma família: o raio atômico aumenta de cima para baixo na tabela, devido ao aumento do número de níveis. - num mesmo período: o raio atômico aumenta da direita para a esquerda na tabela periódica. Estudo de caso: O tamanho dos íons e átomos Quando comparamos com os respectivos átomos neutros, os cátions são sempre menores e os ânions maiores. Num cátion, a saída de elétrons (de carga negativa) reduz as repulsões entre os que ficam. Assim, o núcleo (positivo) consegue atrair com mais intensidade esses elétrons remanescentes e, então, a eletrosfera encolhe. No caso dos ânions, o inverso acontece: a entrada de elétrons aumenta a repulsão entre eles e, para ficarem mais afastados, a eletrosfera incha. 1 pm = m Na Na + Cl Cl -

4 - Vimos que alguns átomos podem receber elétrons e formam íons (espécies carregadas) de carga negativa, os chamados ânions. Quando os átomos perdem elétrons, eles formam os cátions. - No caso da formação de cátions, uma energia é necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. Essa energia é chamada de energia de ionização. - Podemos associar a energia de ionização com o tamanho do átomo. Quanto maior o raio atômico, menor será a energia necessária para remover o elétron mais afastado (ou mais externo), pois a força de atração núcleo-elétrons será menor. Quanto maior o raio atômico do átomo, menor será a energia de ionização. - Chama-se eletroafinidade ou afinidade eletrônica a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro no estado gasoso. - Pode-se dizer que a afinidade eletrônica é uma medida da força com que o átomo segura esse elétron adicional. Assim, tem-se que, quanto maior o raio atômico, menor será a energia de interação entre o núcleo e esse elétron adicionado (pois o mesmo estará mais distante). Quanto maior o raio atômico do átomo, menor será a afinidade eletrônica. - Eletronegatividade: a força de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação, ou seja, é uma medida da afinidade que um determinado elemento químico tem em receber elétrons. - Essa força de atração tem uma relação com o RAIO ATÔMICO: Quanto menor o tamanho de um átomo, maior será a força de atração, pois a distância núcleo-elétron é menor. Quanto maior o raio atômico do átomo, menor será a eletronegatividade. - Vemos então que todas essas propriedades periódicas investigadas (energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade) variam inversamente com o raio atômico. Generalizando: - numa mesma família: essas três propriedades aumentam de baixo para cima na tabela - num mesmo período: essas três propriedades variam da esquerda para a direita na tabela periódica

5 Outras propriedades periódicas - Algumas propriedades físicas dos elementos químicos, que são determinadas experimentalmente, podem ser previstas de acordo com a posição do elemento químico na tabela periódica. Algumas dessas propriedades são: - Densidade, que, de maneira geral, aumenta das extremidades para o centro da tabela; -Volume atômico, que numa família aumenta com Z e nos períodos aumenta do centro para as extremidades da tabela; - Ponto de fusão e de ebulição, que, nos grupos I e II (famílias IA e IIA), aumentam de baixo para cima, e, nas demais famílias, aumenta de cima para baixo. Nos períodos, essas duas propriedades aumentam das extremidades para o centro da tabela.

6 Disciplina: Química Prof.: Guilherme Turma: IU 18/ 05/2017 Tema da lista de exercícios: Propriedades da Tabela Periódica 1) Dadas as configurações eletrônicas fundamentais de dois átomos neutros: A = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 B = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Julgue os seguintes itens em verdadeiro ou falso. I A possui maior raio atômico II A possui maior energia de ionização III A é um elemento químico do grupo 1 (Família IA) e B é um elemento químico do quarto grupo da tabela periódica 2) Quanto menor o raio atômico de um átomo: I maior a sua dificuldade para perder elétrons, isto é, maior a sua energia de ionização. II maior a sua facilidade para receber elétrons, isto é, maior a sua afinidade eletrônica. III Maior a sua tendência de atrair elétrons, isto é, maior a sua eletronegatividade. Quais afirmações estão corretas? 3) (FEI-SP) Um cátion metálico trivalente possui 76 elétrons e 118 nêutrons. O átomo do elemento químico, do qual se originou, tem número atômico e número de massa, respectivamente: a) 76 e 194. b) 76 e 197. c) 79 e 200. d) 79 e 194. e) 79 e ) (Fuvest-SP) Considere os seguintes átomos neutros: A (18 elétrons), B (17 elétrons), C (11 elétrons) e D (2 elétrons). a) A que famílias/grupos pertencem? b) Coloque-os em ordem crescente dos potenciais de ionização. 5) (UFPA) Os elementos químicos com Z = 19, 29, 37 e 47 têm em comum: a) pertencer ao mesmo período da tabela periódica. b) pertencer ao mesmo grupo da tabela periódica. c) raios atômicos diferentes. d) apresentar 1 elétron na camada mais externa. e) pertencer à família IIA. 6) (UFSM) Comparando os elementos Ca (Z = 20) e Br (Z = 35) pode-se afirmar que: a) o raio atômico do Br é maior, pois ele tem maior número de camadas eletrônicas. b) a energia de ionização do Ca é maior, pois é mais difícil retirar um elétron desse elemento do que do Br. c) o Br tem maior afinidade eletrônica pois, com a adição de um elétron, ocorre uma maior liberação de energia. d) o Br é mais eletropositivo, pois, no período, a eletropositividade aumenta com o aumento do número atômico. e) ambos os elementos têm propriedades químicas semelhantes, pois estão no mesmo período. 7) (UFC) O íon positivo estável (M + ) de um determinado elemento (M) possui a seguinte configuração eletrônica no estado fundamental: 1s 2 2s 2 2p 6. Com base nesta informação, é correto afirmar que o elemento (M) pertence ao: a) terceiro período e ao grupo IA da Tabela Periódica. b) primeiro período e ao grupo IIIA da Tabela Periódica. c) primeiro período da Tabela Periódica e possui número atômico 11. d) grupo IIIA da Tabela Periódica e possui número atômico 10. e) primeiro período e grupo IA da Tabela Periódica. 8) (ITA-SP) Em relação ao tamanho dos átomos e íons, são feitas as seguintes afirmações: I O Cl - é menor que o Cl. II O Na + é menor que o Na. III O Ca 2+ é maior que o Mg 2+. IV O Cl é maior que o Br. Estão corretas apenas: a) II. b) I e II. c) II e III. d) I, III e IV. e) II, III e IV. 9) (Fuvest-SP) Um astronauta foi capturado por habitantes de um planeta hostil e aprisionado numa cela, sem seu capacete espacial. Logo, começou a sentir falta de ar. Ao mesmo tempo, notou um painel como o da figura em que cada quadrado era uma tecla.

7 Apertou duas delas, voltando a respirar bem. As teclas apertadas foram e # b) # e $ c) $ e % e) & e * d) % e & e) & e * 10) (ENEM) A atividade física intensa faz nosso organismo perder, junto com o suor, muitos íons necessários à saúde, como é o caso dos íons sódio e potássio. É importantíssimo que tais íons sejam repostos mediante uma dieta alimentar adequada, incluindo a ingestão de frutas e sucos. Analisando os elementos químicos sódio e potássio, assinale verdadeiro (V) ou falso (F) nas seguintes afirmativas. ( ) Os dois elementos pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica, pois têm o mesmo número de elétrons na última camada. ( ) Os dois elementos possuem caráter metálico e apresentam potencial de ionização alto. ( ) O raio atômico do sódio é maior que o raio atômico do potássio, pois o sódio tem um maior número de camadas eletrônicas. A sequência correta é a) V F F. b) V F V. c) F V V. d) V V F. e) F F V. 11) (UFRS-RS) Considere o desenho a seguir, referente à tabela periódica dos elementos. 12) ) (ENEM) O Brasil é o maior produtor de nióbio do mundo, com produção aproximada de 80 mil toneladas em 2010, o que corresponde a 96% do total mundial. Minas Gerais é o principal estado brasileiro produtor de nióbio. O consumo de nióbio deve aumentar no futuro, especialmente devido à sua aplicabilidade em práticas industriais sustentáveis. O ferro-nióbio pode, por exemplo, ser usado na produção de carros mais leves, que consomem menos combustível. ( Adaptado.) Quanto às propriedades do nióbio, podemos afirmar que a sua primeira energia de ionização e seu raio atômico, quando comparados aos do ferro, são, respectivamente, a) maior e maior, e o nióbio localiza-se no quarto período da b) maior e maior, e o nióbio localiza-se no quinto período da c) maior e menor, e o nióbio localiza-se no quinto período da d) menor e maior, e o nióbio localiza-se no quinto período da e) menor e menor, e o nióbio localiza-se no quarto período da 13) (Osec-SP) Um átomo tem A=81 e 46 nêutrons, apresenta X elétrons no nível mais externo e está localizado no grupo Y da tabela periódica. Qual o valor de X e Y, respectivamente? a) 6, 16 b) 7, 17 c) 5, 15 d) 6, 17 e) 7, 16 14) (Fuvest-SP) O gráfico a seguir mostra a variação do potencial de ionização para elementos com número atômico (Z) de 1 a 19 As setas 1 e 2 referem-se, respectivamente, ao aumento de valor das propriedades periódicas a) eletronegatividade e raio atômico. b) raio atômico e eletroafinidade. c) raio atômico e caráter metálico. d) potencial de ionização e eletronegatividade. e) potencial de ionização e potencial de ionização. a) Dê o nome dos três elementos que têm maior dificuldade de formar cátions, no estado gasoso. b) Explique por que, no intervalo de Z = 3 a Z = 10, o potencial de ionização tende a crescer com o aumento do número atômico. c) Dos elementos do gráfico, qual deve possuir maior eletropositividade?

8 Avaliação Diagnóstica Leia um trecho do texto e responda as questões abaixo: Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde A empresa responsável pela operação da usina nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power (Tepco), informou que as amostras de água coletadas na central em julho de 2013 continham um nível recorde de radioatividade, cinco vezes maior que o detectado originalmente. A Tepco explicou que uma nova medição revelou que o líquido, coletado de um poço de observação entre os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde do isótopo radioativo estrôncio-90. ( Adaptado.) O estrôncio, por apresentar comportamento químico semelhante ao do cálcio, pode substituir este nos dentes e nos ossos dos seres humanos. No caso do isótopo Sr-90, radioativo, essa substituição pode ser prejudicial à saúde. Considerando que os números atômicos do Sr = 38 e do Ca = 20, responda: a) Com base na distribuição eletrônica, em qual grupo/família e período se localizam os elementos Ca e Sr na tabela periódica? b) Porque Ca e Sr possue comportamento químico semelhantes? c) Com base nas propriedades periódicas estudadas, é possível afirmar que tipo de íons (cátions ou ânions) são formados pelos átomos neutros desses elementos? d) Em qual dos dois elementos químicos, o raio atômico será maior? e) Sabendo que as massas atômicas para o Ca e o Sr são, respectivamente, 40 e 87, qual é o número de nêutrons que cada átomo possui? Gabarito 1) F, F, F. 2) V, V, V. 3) e. 4) a) Grupos 18, 17, 1 e 18, respectivamente. b) C < B < A < D. 5) c. 6) c. 7) a. 8) c. 9) d. 10) a. 11) b. 12) b. 13) b. 14) a) He, Ne, Ar. b) todos os elementos que possuem Z = 3 a Z = 10 estão no mesmo período da tabela periódica então, deve-se comparar o número de prótons. Quanto maior o número de prótons, menor o raio atômico e maior será a energia de ionização.