Tabela Periódica

1. História

Teorias, hipóteses e leis científicas só são possíveis pela observação dos fenômenos e pela experimentação, de onde se colhem dados que, em seguida, são logicamente organizados.

No tocante aos elementos químicos, até o final do século XVII, eram conhecidos apenas 14 elementos; um século depois, esse número se elevou para 33. Já no crepúsculo do século XIX, 83 elementos eram do conhecimento humano e, no vigésimo, essa cifra ultrapassou o número de 110.

Conforme o crescimento do número de elementos descobertos, tornou-se imperiosa a necessidade de organizá-los de forma coerente para facilitar os estudos. Em 1817, Johann Wolfang Döbereiner, químico alemão, percebeu que em alguns grupos de três elementos com propriedades semelhantes, um deles sempre apresentava a média aritmética das massas atômicas dos outros dois. A partir daí, Döbereiner organizou grupos de três elementos que ficaram conhecidos como "a lei das tríades".

Vamos a alguns casos:

7Li23Na39K

média aritmética entre Lítio (massa atômica 7) e Potássio (massa atômica 39)

40Ca88Sr

137Ba

média aritmética entre Cálcio (massa atômica 40) e Bário (massa atômica 137)

Essa foi a primeira tentativa de organizar os elementos então conhecidos, mas as tríades de Döbereiner não foram aceitas, pois abrangiam um número pequeno de elementos.

Em 1863, Alexandre de Chancourtois, cientista francês, fez outra classificação dos elementos então conhecidos, classificando-os numa ordem hierárquica crescente de suas massas atômicas.

O cientista tomou por base um cilindro e traçou uma curva Helicoidal, dividindo-o em dezesseis partes. Sobre a já referida curva dispôs os elementos, conforme, segundo já dissemos, a ordem crescente de suas massas atômicas.

Chancourtois demonstrou que os elementos químicos de propriedades semelhantes situavam-se nas verticais traçadas, como mostra a figura abaixo:

Esse agrupamento foi chamado de Parafuso Telúrico. A aceitação desse trabalho também foi pequena, devido a uma série de imperfeições, principalmente pelo fato de que algumas massas atômicas, na época, apresentavam valores errados.

1

Em 1863, Alexander Reina Newlands, químico inglês, usando uma ordem crescente de massas atômicas, organizou grupos de 7 elementos, ressaltando que as propriedades eram repetidas no oitavo elemento, daí ser sua periodicidade chamada de "lei das oitavas".

Newlands associou a "lei das oitavas" com a sequência das notas musicais de um piano. Essa classificação era cientificamente correta para todos os elementos até o cálcio, pois para outros, a teoria apresentava erros, novamente em razão de massas atômicas com valores equivocados. Dessa maneira muitos elementos foram classificados em locais errados e, além do mais, a teoria de Newlands deslocava outros para áreas impróprias e indevidas. Mesmo não sendo plenamente aceitas, as classificações de Chancourtois e Newlands deram sequência às pesquisas sobre os elementos químicos, daí sua importância para a história da ciência.

Em 1869, dois químicos, trabalhando independentemente, o russo Dimitri Ivanovitch Mendeleyev e o alemão Lothar Meyer, determinaram que as propriedades dos elementos decorriam de suas massas atômicas.

Por ser mais completa, a obra de Mendeleyev foi mais aceita. Sua classificação consistia na disposição dos elementos num quadro com doze horizontais e oito verticais; os elementos nas horizontais obedeciam à ordem crescente de massa; por seu turno, os elementos que se encaixavam nas verticais apresentavam propriedades semelhantes entre si.

Nessa tabela, havia imperfeições; Mendeleyev as atribuía, com muita firmeza, a erros no cálculo das massas atômicas.

O cientista russo deixou alguns espaços vagos na sua tabela, justificando que esses locais eram reservados para o eventual ordenamento de elementos, na época, ainda desconhecidos, denominando-os de:

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Eka-boro (abaixo do boro); Eka-aluminio (abaixo do alumínio); Eka-silício (abaixo do silício).

Demonstrando grande sagacidade científica, Mendeleyev definiu as propriedades desses elementos ainda desconhecidos.

A consagração de Mendeleyev

Suas previsões se mostraram corretas: em 1874, o Eka-alumínio foi descoberto por L. Boisbaudran, recebendo o nome de Gálio; cinco anos depois, Lars F. Nilson descobriu o Eka-boro, cuja denominação passou a ser de Escândio; finalmente, em 1886, Clemens Alexander Winkler descobriu o Eka-silício, elemento hoje denominado de Germânio.

Para melhor compreensão, observe os quadros colocados abaixo:

Algumas previsões de Mendeleyev para o Eka-alumínio

Propriedades determinadas para o Gálio

Massas atômicas 68 69,7

Densidade 5,9 5,94

Ponto de fusão Baixo 30,15

Formação de Óxido Ea2O3 Ga2O3

Deve-se ressaltar que foi o próprio Mendeleyev que demonstrou que o Gálio era o Eka-alumínio

Algumas previsões de Mendeleyev para o Eka-silicio

Propriedades determinadas para o Germânio

Massas atômicas 72 72,59

Volume atômico 13cm3 13,22

Densidade 5,5 5,47

Cor Cinza Cinza-claro

Todas as tabelas citadas até agora levavam somente em conta as massas atômicas, pois ainda não eram conhecidos os conceitos de prótons, nêutrons e elétrons. Em 1913, Henry G. J. Moseley, físico inglês, levando a efeito experiências com raios X, demonstrou que a carga do núcleo do átomo é o que caracteriza um elemento. Isto implica que é o número de prótons que determina as reações dos elementos. Por essa razão, o número de prótons é denominado número atômico (ou número do átomo).

Daí decorre a atual lei periódica.

As propriedades dos elementos químicos são funções periódicas do número atômico.

De acordo com essa lei, os elementos químicos estão dispostos na tabela periódica em ordem crescente de número atômico, tabela essa organizada de modo a deixar clara a relação entre as propriedades dos elementos e suas distribuições eletrônicas.

Deve-se ressaltar também que a ordem crescente de número atômico, com raríssimas exceções, corresponde a ordem crescente de massa.

2. Tabela Periódica atual

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Pelo número atômico, facilmente identificamos sua localização na tabela periódica. Assim obtemos:

sua massa atômica; sua distribuição eletrônica.

Em tabelas sofisticadas, encontramos:

ponto de fusão e ebulição; densidade; eletronegatividade; potencial de ionização, etc.

Cada coluna vertical da tabela periódica agrupa uma família de elementos. Geralmente, aqueles que fazem parte da mesma família apresentam propriedades químicas muito semelhantes. Por meio da tabela periódica, tomamos conhecimento das propriedades químicas e físicas dos elementos, o que facilita os trabalhos de pesquisa e análise químicas.

Em resumo: a tabela periódica é o "dicionário da Química", de onde retiramos importantes informações dos elementos para usá-las adequadamente, conforme os parâmetros da linguagem da ciência química, cujos propósitos básicos são a montagem de fórmulas e a elaboração e uso das equações químicas.

3. 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.

4. Lei periódica atual (Moseley)

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Quando os elementos químicos são agrupados em ordem crescente de número atômico (Z), observa-se a repetição periódica de várias de suas propriedades.

5. 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.

6. Famílias ou grupos

Essas famílias são constituídas pelos elementos representativos (famílias A), sendo que todos esses elementos apresentamo 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.

Observações:

O elemento químico hidrogênio (H) é representado na Coluna IA por apresentar 1 elétron no subnível s de sua camada de valência (1s1), 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 1s2.

Grupo Nome da família1 ou IA metais alcalinos2 ou IIA metais alcalino-terrrosos13 ou IA família do boro

14 ou IVA família do carbono 15 ou VA família do nitrogênio

16 ou VIA família dos calcogênios 17 ou VIIA família dos halogênios

18 ou VIIIA ou Zero família dos gases nobres

Famílias B

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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

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 7 Grupo 8 Grupo 9 Grupo 10 Grupo 11 Grupo 12

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)

Aos átomos de cada elemento químico atribui-se um símbolo químico diferente. Na tabela seguinte estão alguns dos exemplos mais importantes:

Elemento Químico Símbolo Químico   Elemento Químico Símbolo Químico

Hidrogênio H   Hélio He

Lítio Li   Berílio Be

Boro B   Carbono C

Nitrogênio N   Oxigênio O

Flúor F   Neônio Ne

Sódio Na   Magnésio Mg

Alumínio Al   Silício Si

Fósforo P   Enxofre S

Cloro Cl   Argõnio Ar

Potássio K   Cálcio Ca

Ferro Fe   Cobre Cu

Ouro Au   Prata Ag

Chumbo Pb   Zinco Zn

Mercúrio Hg   Níquel Ni

Os cientistas adotaram certas convenções a respeito de símbolos químicos para os vários elementos. O símbolo é uma forma curta ou nome abreviado de um elemento. Cada elemento possui um símbolo químico

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que é único e exclusivo. Um átomo de um elemento é representado por este símbolo. Por exemplo, o símbolo do Carbono é C.

Muitos elementos têm seus símbolos derivados da primeira letra [ex., H para Hidrogênio] ou das duas primeiras letras [ex., He para Hélio] de seus nomes. Alguns poucos elementos têm símbolos derivados de seus nomes em Latim, conforme a tabela abaixo.

Elemento Símbolo Nome em Latim

Antimônio Sb Stibium

Cobre Cu Cuprum

Ouro Au Aurum

Ferro Fe Ferrum

Chumbo Pb Plumbum

Mercúrio Hg Hydragyrum

Potássio K Kalium

Prata Ag Argentum

Sódio Na Natrium

Estanho Sn Stannum

Tungstênio W Wolfram

ESCOLA ESTADUAL PROF. FRANCISCO DAS CHAGAS DE SOUZA ALBUQUERQUEAluno(a): _____________________________________ n° ___ Série ____ Turma ____

Prof. Arilson Prata

1° EXERCÍCIO AVALIATIVO DE QUÍMICA

1. Observe a colocação dos elementos na tabela periódica proposta, representados por símbolos que não correspondem aos verdadeiros e responda as duas questões que seguem.

a) O metal alcalino é: (1,0 pt.)

( ) Z. ( ) Q. ( ) X. ( ) U. ( ) Y.

b) Os elementos P e U são, respectivamente, pertencentes às famílias dos: (1,0 pt.)

( ) alcalinos e alcalinos terrosos.( ) halogênios e calcogênios.

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( ) calcogênios e gases nobres.( ) calcogênios e halogênios.( ) alcalinos terrosos e boro.

2) Vários cientistas tentaram organizar os elementos em uma tabela. Um deles, tomou por base um cilindro e traçou uma curva Helicoidal, dividindo-o em dezesseis partes e dispôs os elementos, conforme a ordem crescente de suas massas atômicas. Esta organização foi feita por: (1,0 pt.)

(A) Dobereiner(B) Chancourtois.(C) Newlands.(D) Mendeleyev.(E) Meyer.

3) Dê o nome de alguns símbolos dos seguintes elementos químicos: (1,0 pt.)

Cd _____________ As _____________ I __________ K _____________

___________________________________ bom exercício! _________________________________

Diagrama de Linus Pauling

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:

K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia Camada Número máximo de elétrons

1º K 2

2º L 8

3º M 18

4º N 32

5º O 32

6º P 18

7º Q 2 (alguns autores admitem até 8)

 

 Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnível de energia, também foi determinado experimentalmente:

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energia crescente---------------------------------->

Subnível s p d f

Número máximo de elétrons 2 6 10 14

 

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Resumindo:

Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos

1º K 2 1s

2º L 8 2s e 2p

3º M 18 3s, 3p e 3d

4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f

5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f

6º P 18 6s, 6p e 6d

7º Q 2 (alguns autores admitem até 8)

7s 7p

 

Linus Carl Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na sequência das diagonais.

Exercícios

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1. A que família e a que período da classificação periódica pertence o elemento de Z= 28?2. A que família e a que período da classificação periódica pertence o elemento de Z= 46?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.

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2° EXERCÍCIO AVALIATIVO DE QUÍMICA

1. O espetáculo de cores que e visualizado quando fogos de artifício são detonados deve-se a presença de elementos químicos adicionados a pólvora. Por exemplo, a cor amarela é devido ao sódio; a vermelha, ao estrôncio e ao cálcio; a azul, ao cobre; a verde, ao bário; e a violeta, ao potássio. Sobre os elementos químicos mencionados no texto, é correto afirmar: (1,0 pt.)

(A) O sódio e o cálcio são metais alcalinos.(B) O estrôncio e o bário são metais alcalino-terrosos.(C) O potássio e o bário são metais alcalino-terrosos.(D) O cálcio é metal alcalino, e o cobre é metal de transição.(E) O cobre é metal de transição, e o potássio é metal alcalino-terroso.

2. Completar as lacunas com as palavras apropriadas. (1,0 pt.)

A tabela periódica é a organização dos elementos em ordem ________________ de seus ____________________________. É dividida em 7_________________ e 18 _________________ que também podem ser denominadas de ________________.

3. 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? (1,0 pt.)

4. Faça a distribuição eletrônica dos elementos abaixo e determine quais são os representativos e os de transição externa: (1,0 pt.)

a) 20Ca_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) 25Mn_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________ bom exercício! ____________________________________

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