TABELA PERIÓDICA 1. A organização dos elementos Com a descoberta de uma grande variedade de átomos, tornou-se necessária à criação de uma sistemática de classificação. Para organizar os elementos, utilizaram-se as características em comum que eles possuíam. 2. Lei periódica atual (Moseley) Quando os elementos químicos são agrupados em ordem crescente de número atômico (Z), observa-se a repetição periódica de várias de suas propriedades. 3. A disposição dos elementos A posição de um elemento na tabela periódica leva em conta dois critérios: os grupos e os períodos. Grupo ou família é o nome dado à linha vertical onde se dispõem os elementos químicos na tabela periódica. No grupo o número atômico cresce de cima para baixo, as propriedades químicas dos elementos são semelhantes e as propriedades variam gradualmente. Período é o nome dado à linha horizontal onde se dispõem os elementos químicos na tabela periódica. No período o número atômico cresce da esquerda para a direita, as propriedades químicas dos elementos são diferentes e as propriedades físicas variam gradualmente. 1
3.1. Famílias ou grupos Prof. Willame A tabela atual é constituída por 18 famílias, sendo que cada uma delas agrupa elementos com propriedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na sua camada (nível) de valência. Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famílias ou grupos. Uma delas, a mais comum, é indicar cada família por um algarismo romano seguido das letras A e B, por exemplo, IA, IIA, IIIB e IVB. Essas letras, A e B, indicam a posição do elétron mais energético nos subníveis. No final da década de 80, a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) propôs outra maneira: as famílias devem ser indicadas por algarismos arábicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B. 3.1.1. Família A e zero 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. Já a família zero (0) recebeu esse número para indicar que a reatividade dos seus elementos em condições ambiente é nula. Na sua maioria, os elementos dessa família apresentam oito elétrons na camada de valência. Além se serem indicadas por números e letras, essas famílias recebem também nomes característicos. Nas configurações abaixo, n é o número do último nível. 2
Observações: O elemento químico hidrogênio (H) é representado na Coluna IA por apresentar 1 elétron no subnível s de sua camada de valência (1 s 1 ), porém não faz parte da família dos metais alcalinos, porque apresenta propriedades químicas diferentes. O único gás nobre que não apresenta oito elétrons em sua camada de valência é o hélio (He), pois seu número atômico é 2 e sua distribuição é 1 s 2. Família Grupo Nome Configuração do último nível N º de elétrons no último nível I A 1 metais alcalinos ns 1 1 II A 2 metais alcalino-terrosos ns 2 2 III A 13 família do boro ns 2 np 1 3 IV A 14 família do carbono ns 2 np 2 4 V A 15 família do nitrogênio ns 2 np 3 5 VI A 16 calcogênios ns 2 np 4 6 VII A 17 halogênios ns 2 np 5 7 zero 18 gases nobres ns 2 np 6 8 3
3.1.2. Famílias B Prof. Willame 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 situado nos subníveis d ou f. 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: III B IV B V B VI B VII B VIII B I B II B d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 7 Grupo 8 Grupo 9 Grupo 10 Grupo 11 Grupo 12 3.2. Períodos Na tabela atual existem sete períodos, sendo que o número do período corresponde à quantidade de níveis (camadas) eletrônicos que os elementos químicos apresentam. 1 º período 1 camada eletrônica (K) 2 º período 2 camadas eletrônicas (K, L) 3 º período 3 camadas eletrônicas (K, L, M) 4 º período 4 camadas eletrônicas (k, L, M, N) 5 º período 5 camadas eletrônicas (k, L, M, N, O) 6 º período 6 camadas eletrônicas (k, L, M, N, O, P) 7 º período 7 camadas eletrônicas (k, L, M, N, O, P, Q) 4
3.3. Classificação dos elementos Outra maneira de classificar os elementos é agrupá-los, segundo suas propriedades físicas e químicas, em: metais, ametais, gases nobres e hidrogênio. EXERCÍCIOS 1- A que família e a que período da classificação periódica pertence o elemento de Z= 28? ( 4º Período / Grupo 10 / Família VIII B 2- Qual a configuração eletrônica do Zn, sabendo-se que pertence ao 4 º período e a família 2B? 4º Período / Grupo 12 (Z = 30) 5
3- Certo elemento químico X se encontra no 4 º período da tabela periódica e apresenta, como subnível mais energético, o p, com apenas um elétron. a) Qual a distribuição eletrônica nos subníveis, em ordem crescente de energia? b) Qual o seu número atômico? c) Indique a que família pertence. 4- Um átomo apresenta normalmente 2 elétrons na primeira camada, 8 elétrons na segunda, 18 elétrons na terceira camada e 7 na quarta camada. Qual a família e o período da tabela em que se encontra esse elemento químico? 6
5- O íon X 3+ possui 18 elétrons e é isoeletrônico do íon Y 3 -. Pergunta-se: a) Qual a configuração eletrônica do átomo X? b) Qual o que número atômico do elemento Y? E sua configuração eletrônica? c) Qual a família e o período que o elemento Y ocupa na tabela periódica? 6- Consultando apenas o diagrama de energia dos subníveis eletrônicos (diagrama de Pauling), deduza o número atômico do primeiro e do último elemento do 5 º período da classificação periódica. Quantos elementos pertencem a esse período? 7
7- Faça a distribuição eletrônica dos elementos abaixo e determine quais são os representativos, de transição externa ou de transição interna: a) Al (Z=13) b) Ca (Z=20) c) Ti (Z=22) d) Mn (Z=25) e) Pr (Z=59) 8- O elemento silício está localizado no 3 º período e grupo 14 (IV A) da tabela periódica. A partir dessa informação, deduza a distribuição eletrônica do silício. 8
9- Sabendo que um ânion, de carga (-2), tem configuração 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, descubra a posição de seu átomo neutro na Tabela Periódica. 10- Um isótopo da família dos halogênios está localizado no 4 º período e possui 44 nêutrons. Qual é o número atômico e o número de massa desse elemento? 9
11- (I Olimpíada Norte/Nordeste de Química) Para cada um dos elementos, cujo número atômico se encontra indicado nos itens numerados de I a VI: I) 19X; III) 33Z; V) 86 V; II) 25 Y; IV) 63 T; VI) 90 W. a) Construa a configuração eletrônica do átomo correspondente, em seu estado fundamental, empregando a notação de Linus Pauling; b) A partir da configuração construída, indique para cada elemento: O bloco O período O grupo a que pertence. c) Ainda levando em conta a configuração proposta, classifique os elementos dados conforme o comportamento químico esperado, considerando sua posição na classificação periódica, em: metal, semimetal, não-metal ou gás nobre. d) Se metal, coloque-o em uma das seguintes subclasses: metal alcalino, metal alcalino terroso, metal de transição externa, lantanídio, actinídio. e) Por que a atual classificação dos elementos é periódica? 10