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tom Anselmo de Oliveira

Joana DArc Gomes Fernandes

Propriedades peridicas dos elementos

Autores

aula

07

D I S C I P L I N A2 Edio Arquitetura Atmica e Molecular

2 Edio

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material pode ser utilizada ou reproduzida sem a autorizao expressa da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

Diviso de Servios Tcnicos

Catalogao da publicao na Fonte. Biblioteca Central Zila Mamede UFRN

Coordenadora da Produo dos Materiais

Clia Maria de Arajo

Coordenador de Edio

Ary Sergio Braga Olinisky

Projeto Gr co

Ivana Lima

Revisores de Estrutura e Linguagem

Eugenio Tavares Borges

Marcos Aurlio Felipe

Pedro Daniel Meirelles Ferreira

Revisoras de Lngua Portuguesa

Janaina Tomaz Capistrano

Sandra Cristinne Xavier da Cmara

Ilustradora

Carolina Costa

Editorao de Imagens

Adauto Harley

Carolina Costa

Diagramadora

Mariana Arajo de Brito

Adaptao para Mdulo Matemtico

Thaisa Maria Simplcio Lemos

Governo Federal

Presidente da RepblicaLuiz Incio Lula da Silva

Ministro da EducaoFernando Haddad

Secretrio de Educao a DistnciaRonaldo Motta

ReitorJos Ivonildo do Rgo

Vice-Reitorangela Maria Paiva Cruz

Secretria de Educao a DistnciaVera Lucia do Amaral

Secretaria de Educao a Distncia (SEDIS)

Oliveira, tom Anselmo de

Arquitetura atmica e molecular / tom Anselmo de Oliveira, Joana Darc Gomes Fernandes Natal (RN) : EDUFRN Editora da UFRN, 2006.

280 p.

ISBN 85-7273-278-0

1. Ligaes qumicas. 2. Modelos atmicos. 3. Tabela peridica. I. Fernandes, Joana Darc Gomes. II. Ttulo.

CDU 541RN/UF/BCZM 2006/18 CDD 541.5

12 Edio Aula 07 Arquitetura Atmica e Molecular

Apresentao

a aula 6 (Tabela peridica dos elementos), descrevemos a construo da tabela peridica, citando fatos histricos e discutindo dados experimentais considerados na sua formatao. Nesta aula, analisaremos algumas relaes entre propriedades

peridicas e con guraes eletrnicas que so os fatores determinantes do comportamento qumico dos elementos.

Essas anlises facilitaro a interpretao das propriedades peridicas, o que de fundamental importncia para se compreender a Qumica de uma forma global, em aspectos como reatividade, estabilidade (trmica, termodinmica e cintica), dimenses atmicas ou inicas e outras caractersticas fsicas e qumicas dos elementos e das espcies qumicas formadas a partir destes.

Para tanto, discutiremos algumas das propriedades atmicas, analisando suas variaes ao longo de um perodo ou de um grupo, com foco nos fatores que provocam as semelhanas ou diferenas observadas entre os vrios elementos.

N

Objetivos

Mostrar correlaes entre algumas propriedades dos elementos qumicos e a dependncia dessas propriedades com as con guraes eletrnicas.

Analisar os comportamentos peridicos da carga nuclear efetiva (Zef), dos raios atmicos (r) e inicos (raio dos ctions, r+, e dos nions, r- ), da energia de ionizao (I) e da eletroa nidade (Ea).

1

2

2 Aula 07 Arquitetura Atmica e Molecular 2 Edio

Periodicidade daspropriedades dos elementos

importante compreender o que provoca os fenmenos qumicos a nvel dos tomos, pois estas unidades so as determinantes de tais fenmenos. analisando as caractersticas espec cas de cada tomo que se pode compreender as propriedades

dos elementos e das substncias por eles formadas.

Uma anlise dessa natureza mostra que as propriedades qumicas tm uma dependncia direta da con gurao eletrnica no nvel de valncia dos tomos, embora os nveis eletrnicos mais internos tambm in uenciem em tais propriedades.

Partindo desse entendimento, passaremos a discutir aspectos relacionados a algumas das propriedades peridicas mais utilizadas no estudo dos elementos.


Carga nuclear efetiva

a aula 4 (O modelo atmico atual e os nmeros qunticos), voc aprendeu a calcular a carga nuclear efetiva (Ze f) sobre um dos eltrons de um tomo ou de um on simples. Talvez ainda no tenha percebido, mas esse parmetro, salvo

algumas excees, aumenta sistematicamente ao longo dos perodos na tabela peridica, conforme est ilustrado na Figura 1. Assim, podemos dizer que a carga nuclear efetiva uma propriedade peridica.

N

Figura 1 Variao da carga nuclear efetiva com o nmero atmico

Observao ainda mais importante que poder ser feita a comparao do gr co apresentado na Figura 1 com os gr cos de outras propriedades atmicas como raio atmico ou inico, energia de ionizao, a nidade eletrnica, entre outras. A partir dessa comparao, voc concluir que tais propriedades se correlacionam com a carga nuclear efetiva, variando (na tabela peridica) no mesmo sentido ou em sentido inverso ao dessa carga, dependendo da relao existente entre elas.

Tal fato no deve ser surpreendente, j que essas propriedades dependem das interaes eletrostticas entre os eltrons e os ncleos dos tomos ou dos ons, o que leva concluso de que as propriedades peridicas so fortemente in uenciadas pelas cargas nucleares efetivas atuantes sobre os eltrons, conforme ser visto nos itens seguintes.


Raios atmico e covalente

s orbitais atmicos no possuem limites bem estabelecidos. Conseqentemente, no se poderia, verdadeiramente, de nir raios atmicos. Porm, isso feito em virtude da convenincia de se dispor de parmetros correlacionados com as dimenses

atmicas ou com os comprimentos de ligaes. Assim, no caso dos metais e dos gases nobres, de ne-se o raio atmico (r) como a metade da distncia entre os ncleos de dois tomos vizinhos, na forma slida, como mostrado na Figura 2.

Se o elemento for um no-metal, o raio ser a metade da distncia (d) entre os ncleos de dois tomos desse elemento que estejam ligados por ligao covalente. Esses raios recebem os nomes genricos de raio atmico ou raio metlico ou raio covalente, conforme o caso em tela.

O

Figura 2 De nio dos raios atmicos, covalentes e inicos

Os raios dos tomos ou dos ons se relacionam com a carga nuclear efetiva e com o nmero quntico principal do orbital mais externo atravs da equao:

na qual uma funo derivada da funo de onda correspondente ao eltron no orbital de maior nmero quntico (n) do elemento.

Como o valor da carga nuclear efetiva (Zef) aumenta da esquerda para a direita e n se mantm constante em cada perodo, o raio do tomo (r) deve diminuir nesse mesmo sentido. J nos grupos, o nmero quntico principal do orbital de maior energia (n) aumenta de cima para baixo, enquanto a carga nuclear efetiva (Zef) quase no varia. Como conseqncia, o raio dos tomos aumenta com o nmero atmico, conforme est indicado na Figura 3.

Raios

Para o hidrognio e os hidrogenides, podem ser

feitas boas estimativas dos raios mdios, usando

as funes de onda relacionadas ao nico

eltron dessas espcies. Para os demais elementos,

as estimativas, apesar de teis, so menos

con veis.

r = f(

n2

Zef

)

r r

Raio do ctions (r +) e do nion (r -)


Figura 3 Raios atmicos (pm) dos elementos representativos

Um fato interessante ocorre com os lantandeos. Neles, a carga nuclear efetiva (Zef) aumenta de forma mais intensa com o aumento do nmero atmico (Z) do que nos outros elementos. Isso atribudo fraca blindagem que os eltrons nos orbitais 4f exercem sobre os demais eltrons. Com isso, as repulses dos eltrons adicionados aos orbitais 4f ao longo do bloco f no compensam o aumento da carga nuclear (Z), o que conduz formao de tomos mais compactos, com uma acentuada diminuio nos raios atmicos e inicos desses elementos. Esse fenmeno, denominado contrao dos lantandeos, exerce um importante efeito sobre os raios atmicos ou inicos dos metais de transio ps-lantandeos, que so os elementos de transio do sexto perodo, como podemos observar na Tabela 1.

Nessa tabela, esto listados os raios atmicos dos elementos de transio do quarto, quinto e sexto perodos. Os dados mostram que os elementos da terceira srie de transio (sexto perodo) tm raios menores ou muito prximos aos dos elementos da segunda srie de transio (quinto perodo), contrariando a tendncia geral de crescimento dos raios atmicos na tabela peridica, que de cima para baixo. No parece haver dvida de que isso seja provocado pela contrao dos lantandeos. Um argumento para tal concluso o fato do efeito ser mais pronunciado nos primeiros elementos da srie, diminuindo ao longo dessa devido entrada de eltrons nos orbitais 5d, o que vai tornando essa in uncia menos signi cativa.


4 21 44,96

Sc 164 3,0

22 47,90

Ti 147 4,5

23 50,94

V 135 6,0

24 52,00

Cr 129 7,1

25 54,94

Mn 137 7,45

26 55,85

Fe 126 7,86

27 58,93

Co 125 8,9

28 58,71

Ni 125 8,9

29 63,54

Cu 128 8,96

30 65,37

Zn 137 7,14

5 39 88,91

Y 182 4,5

40 91,22

Zr 160 6,4

41 92,91

Nb 147 8,5

42 95,94

Mo 140 10,2

43 (98)

Tc 135 11,5

44 101,07

Ru 134 12,5

45 102,91

Rh 134 12,5

46 106,42

Pd 137 12,0

47 107,87

Ag 144 10,5

48 112,40

Cd 152 8,6

6 57 138,91

Lu 172 9,7

72 178,49

Hf 159

73 180,95

Ta 147 16,6

74 183,85

W 141 19,3

75 186,21

Re 137 21,0

76 190,20

Os 135 22,5

77 192,22

Ir 136 22,6

78 195,09

Pt 139 21,5

79 196,97

Au 144 19,3

80 200,59

Hg 155 13,6

Densidade

Densidade, d = m/V, geralmente expressa

em g cm-1. Nos slidos cristalinos, a razo da massa da clula unitria

pelo volume da clula unitria.

Um dos efeitos da contrao dos lantandeos sobre os metais da terceira srie de transio a alta densidade que esses elementos apresentam. Isso acontece porque, como pode ser visto na Tabela 1, seus raios atmicos so semelhantes aos dos elementos da segunda srie de transio, apesar das massas atmicas serem maiores, o que indica um empacotamento mais compacto e uma maior densidade, uma vez que densidade a razo da massa pelo volume.

por essa razo que os elementos mais densos esto localizados no sexto perodo da tabela peridica.

Efeito semelhante, porm menos intenso, observado entre o terceiro e o quarto perodos do bloco p. Nesse caso, o fenmeno provocado pelo preenchimento dos orbitais 3d. Observa-se, por exemplo, que, no grupo 13, o aumento do raio atmico do boro (88 pm) para o alumnio (143 pm) igual a 55 pm, enquanto do alumnio para o glio (153 pm) de apenas 10 pm.

Tabela 1 Algumas propriedades dos elementos de transio d

26

Fe55,85

126 7,86

Elemento

Densidade (g cm-3)

Massa atmica (g)

Raio atmico (pm)

Nmero atmico


Atividade 1

Apresente argumentos que nos possibilite a rmar que rigorosamente no existe um raio atmico.

Usando dados da tabela peridica, construa um gr co da variao dos raios atmicos com o nmero atmico e compare-o com o da carga nuclear efetiva. A que concluses voc chegou com essa comparao?

Dizer que, na tabela peridica, o raio atmico diminui da esquerda para a direita e aumenta de cima para baixo expressar uma verdade genrica. Mas, os pro ssionais da qumica devem entender as razes para isso. Ento, descreva algumas dessas razes.

Descreva, tambm, alguma anomalia e as razes para que ela seja observada nos raios atmicos de alguns elementos.

Explique por que alguns dos elementos mais densos esto no sexto perodo da tabela peridica.

1

2

3

4

5


O raio inico

determinao dos raios inicos mais complexa do que a dos raios atmicos, porque nas espcies inicas no ocorrem ligaes entre ons iguais, impedindo um procedimento semelhante ao utilizado para os tomos. Como conseqncia, os

qumicos adotaram o raio do on xido (O2-), que igual a 140 pm, como referncia para determinar todos os raios inicos.

A partir de tal referncia, para determinar o raio de um ction, basta determinar a distncia de ligao num xido formado por esse ction e, dessa distncia, subtrair o raio do on xido que o resultado da subtrao ser o raio do ction. Assim, para o magnsio, por exemplo, cuja distncia de ligao no seu xido 210 pm, pode-se dizer que o raio do ction desse metal (rMg2+) igual a 70 pm.

Para determinar os raios dos nions, procede-se de forma semelhante, porm, neste caso, usando-se raios dos ctions calculados a partir do on xido e subtraindo-se tais valores dos comprimentos de ligao em compostos com os nions em estudo.

Os resultados obtidos mostram que os raios dos ctions so menores e os dos nions so maiores do que os observados nos tomos que lhes do origem. Isso ocorre no s pela perda ou pelo recebimento de eltrons nos orbitais mais externos, mas, tambm, pelo aumento (no caso dos ctions) ou pela diminuio (no caso dos nions) das cargas nucleares efetivas sobre os eltrons de valncia dessas espcies, se tais cargas forem comparadas com as observadas nos respectivos tomos no ionizados.

Para ilustrar essas a rmaes, vamos analisar o que ocorre nas ionizaes do potssio e do cloro, que podem ser descritas das seguintes formas:

ARaios inicosOs raios inicos podem ser representados por r+ para os ctions e por r-

para os nions.

K K+ + e-

K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 K+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0

Cl + e- Cl-

Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Pode-se observar que o potssio perde seu nico eltron do nvel eletrnico 4. Assim, a carga nuclear efetiva (Zef) sobre cada eltron do orbital de valncia passa de 2,20 no K para 7,75 no K+. J o cloro permanece com o seu orbital de valncia (3p) que recebe um eltron a mais e, como conseqncia, sua carga nuclear efetiva (Zef) passa de 6,10 no Cl para 5,75 no Cl

-.

Com isso, torna-se evidente que os eltrons do on potssio passam a ser atrados com mais intensidade do que eram no tomo de potssio. J na formao do on cloreto ocorre o oposto.


Com essa equao, dispondo-se da distncia interinica de um dado composto binrio (KCl, por exemplo), pode-se estimar os raios dos dois ons e, a partir destes, estimar os raios de outras espcies inicas ligadas a qualquer um dos ons que foram analisados inicialmente.

Assim, no caso do cloreto de potssio, cujo comprimento de ligao igual a 314 pm, a estimativa dos raios dos dois ons pode ser feita como descrevemos a seguir.

Inicialmente, estabelece-se a relao entre o raio do ction e o raio do nion, usando-se a equao anterior e as cargas nucleares efetivas dos ons. Ou seja:

Como a distncia interinica igual soma dos raios dos dois ons, podemos, facilmente estimar os seus valores com resultados muito prximos dos que so obtidos atravs de outras formas de determinao, operando as igualdades seguintes:

No exemplo anterior, o tomo de potssio perde sua quarta camada, o que j seria su ciente para justi car a reduo do seu raio. Por outro lado, o cloro recebe um eltron nos orbitais 3p, o que faz aumentar as repulses intereletrnicas, contribuindo para expandir os orbitais de valncia e, conseqentemente, aumentar o raio do cloreto em relao ao cloro.

Esse comportamento ocorre de forma generalizada. Ou seja, os ctions so sempre menores e os nions so sempre maiores do que os tomos neutros que lhes deram origem.

r+

r=

Zef (Cl)Zef (K+)

rk+

rCl=

Zef (Cl)Zef (K+)

=5, 757, 75

= 0, 7419 rK+ = 0, 7419rCl

d = rK+ + rCl = 0, 7419rCl + rCl ou

1, 7419rCl = 314 pm rCl = 180 pm e rK+ = 134 pm

Partindo desse raciocnio, Linus Pauling props que as cargas nucleares efetivas e os raios inicos de espcies isoeletrnicas se correlacionam atravs da equao:


Tabela 2 Energias de ionizao e de a nidade eletrnica dos elementos (valores em kJ mol-1)

Estado padro

O estado padro para medidas termodinmicas

corresponde temperatura de 298 K e presso de

1 bar.

Energia de ionizao

energia de ionizao de nida como a energia necessria para remover um eltron de um tomo ou de um on gasoso, no estado padro, convertendo-o num on com carga de uma unidade a mais do que a do estado inicial. Ou seja, energias de

ionizao so as energias necessrias para processos do tipo:

M(g) M+(g) + e- ; I1 (Primeira energia de ionizao)

M+(g) M2+

(g) + e- ; I2 (Segunda energia de ionizao)

Num tomo ou num on, o eltron mais facilmente removvel aquele que possui maior energia. No caso da remoo de mais de um eltron de um tomo, dizemos que a energia necessria para retirar o primeiro eltron a primeira energia de ionizao. Para o segundo eltron, a segunda energia de ionizao, e assim sucessivamente.

Tal parmetro normalmente expresso em kJ mol-1 e, conforme est indicado na Tabela 2, aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima na tabela peridica.

A

Primeiras energias de ionizao e valores da 1 a nidade eletrnica (kJ mol-1) de alguns elementos Grupo

Perodo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1H

1331-72

He237299

2Li

520-57

Be89966

B801-15

C1086-121

N140331

O1314-142

F1681-333

1Ne208099

3Na496-21

Mg73767

Al577-26

Si786-135

P1012-60

S999-200

Cl1255-348

Ar1512

4K

419Ca590

Sc631

Ti656

V650

Cr652

Mn717

Fe762

Co758

Ni736

Cu745

Zn906

Ga579

Ge760

As947

Se941

Br1142-324

Kr1351

5Rb403

Sr549

Y616

Zr674

Nb664

Mo685

Tc703

Ru711

Rh720

Pd804

Ag731

Cd876

In558

Sn708

Sb834

Te869

I1191-295

Xe1170

6Cs376

Ba503

La541

Hf760

Ta760

W770

Re759

Os840

Ir900

Pt870

Au889

Hg1007

Tl589

Pb715

Bi703

Po813

At912

Rn1037

7

(Os valores numricos so dados em kJ mol-1), segundo Sanderson, R. T., Chemical Periodicity, Reinhold, N. York.

F1681

-333

Elemento

A nidade Eletrnica

Energia de Ionizao


De forma similar ao que se fez para explicar as variaes dos raios atmicos, mais uma vez possvel usar uma equao derivada da mecnica quntica (ou mesmo a equao de Bohr), que pode ser escrita na forma:

em que I a energia de ionizao, Ze f a carga nuclear efetiva e n o nmero quntico principal do orbital ocupado pelo eltron a ser removido.

Esta equao indica que a energia de ionizao aumenta com o quadrado da carga nuclear efetiva e diminui com o quadrado do nmero quntico principal do orbital ocupado pelo eltron considerado na ionizao. Assim, deve-se esperar que a energia de ionizao aumente da esquerda para a direita e diminua de cima para baixo na tabela peridica, o que realmente acontece, conforme est indicado na Tabela 2.

Porm, apesar da energia de ionizao geralmente aumentar ao longo dos perodos, existem excees a essa regra, como os casos do boro em relao ao berlio e do oxignio em relao ao nitrognio.

Tais anomalias so facilmente explicadas da seguinte maneira: no caso do boro, o eltron a ser removido est no orbital 2p, enquanto no berlio, o eltron removido na primeira ionizao ocupa um orbital 2s. Como um eltron 2s se liga mais fortemente ao ncleo do que um eltron 2p e encontra-se totalmente preenchido, a energia necessria para ionizar o boro deve ser menor do que a energia capaz de ionizar o berlio, apesar da carga nuclear efetiva ser maior no boro.

No caso do oxignio, a primeira energia de ionizao menor do que a do nitrognio, porque o eltron removido de um orbital 2p que contm um segundo eltron. Como dois eltrons num mesmo orbital se repelem com maior intensidade do que se estivessem em orbitais diferentes, um deles ter sua remoo facilitada. Alm disso, a sada desse eltron gera o on O+, no qual a con gurao eletrnica alcana maior simetria, com o orbital 2p cando semipreenchido (2px

1, 2py1 e 2pz

1), o que contribui para baixar a energia do on formado.

J no tomo de nitrognio, tais fatores no ocorrem. No existe repulso eltron-eltron nos orbitais 2p porque cada orbital tem apenas um eltron. Alm disso, esse subnvel perde simetria quando o tomo se ioniza, pois ca com um dos seus orbitais 2p vazio ao contrrio do que ocorre no oxignio, que ca semipreenchido aps a primeira ionizao.

Uma prova de que essas explicaes so satisfatrias o fato de que a segunda ionizao, tanto do nitrognio quanto do oxignio (caracterizadas por sada de um eltron de orbitais p com apenas um eltron), ocorrer seguindo o comportamento geral da energia de ionizao dos elementos na tabela peridica.

Por m, deve ser destacado que anomalias ao comportamento geral, anlogas s encontradas no boro e no oxignio, veri cadas em outros elementos, tambm podem ser explicadas com base em anlises mais detalhadas das con guraes eletrnicas desses elementos.

I = f[(Zef )2

n2

] Equao de BohrMesmo que a equao de Bohr tenha sido desenvolvida apenas para o hidrognio e hidrogenides, ela pode ser usada para especulaes sobre as energias dos eltrons nos tomos em termos de comportamento genrico.


A nidade eletrnica

A a nidade eletrnica ou eletroa nidade de um tomo de nida como a quantidade de energia liberada ou absorvida quando um tomo ou on gasoso, sob condies padro, recebe um eltron.

X(g) + e- X-

(g) Ea (A nidade eletrnica)

semelhana da energia de ionizao, esse parmetro tambm depende das interaes entre eltrons e ncleo de tomos ou ons. Assim, sua expresso matemtica pode ser feita por uma equao semelhante da energia de ionizao (que acabamos de analisar), por de nio, antecedida do sinal menos. Ou seja:

Nesses processos, quanto mais negativo for o valor da a nidade eletrnica, maior a tendncia do tomo a receber o eltron e, dessa maneira, formar nions de maior estabilidade.

De uma forma geral, na tabela peridica, a a nidade eletrnica aumenta da esquerda para a direita (dos metais alcalinos para os halognios) e diminui de cima para baixo, seguin-do tendncia oposta s dos raios atmicos. Podemos veri car, por exemplo, que a a nidade eletrnica dos halognios F, Cl, Br e I , integrantes do grupo 17, apresenta valores nega-tivos bastante elevados, conforme se observa na Tabela 2. Como conseqncia, os nions formados por esses elementos apresentam alta estabilidade.

Comportamento oposto observado nos metais, o que pode ser relacionado com as baixas cargas nucleares efetivas sobre os eltrons de maior energia desses elementos. Assim, em virtude das baixas a nidades eletrnicas (s ocorrendo recepo de eltrons com absoro de energia), torna-se difcil a formao de nions metlicos.

Por m, os gases nobres (grupo 18) apresentam a nidades eletrnicas to positivas que praticamente impossibilitam a formao de nions desses elementos.

Alm das propriedades discutidas nesta aula, vrias outras (como ponto de fuso, ponto de ebulio, volume atmico, densidade) so importantes e devem ser analisadas por voc para consolidar seus conhecimentos. Em muitas ocasies ao longo do curso e na vida pro ssional, certamente voc precisar utiliz-las. Especi camente, discutiremos a eletronegatividade na aula 8, quando iniciaremos os estudos sobre as ligaes qumicas.

Sinal menos

Por de nio, a eletroa nidade o oposto da energia de ionizao, o

que justi ca a colocao do sinal menos no

segundo membro da equao.

Ea = f (Zef )2

n2


Atividade 2

Compare os raios atmicos dos metais alcalinos com os raios dos seus ctions; e dos halognios com os dos seus nions. Quais as diferenas observadas? Explique-as.

Calcule a carga nuclear efetiva sobre o eltron mais energtico dos elementos: Na, Mg, P e Cl. Em seguida, correlacione os valores encontrados com as energias de ionizao, com a a nidade eletrnica e com os raios atmicos de cada elemento. Que concluso voc tira dessa comparao?

Utilizando a bibliogra a citada nesta aula e os conhecimentos que voc j adquiriu, faa uma anlise sobre as variaes do volume atmico, da densidade e do carter metlico dos elementos da tabela peridica.

1

2

3

ResumoNesta aula, foram analisados os comportamentos peridicos da carga nuclear efetiva (Zef), dos raios atmicos e inicos (r

+, para os ctions e r-, para os nions), do potencial (ou energia) de ionizao (I), da eletroa nidade (Ea) e algunsaspectos sobre a densidade. Veri cou-se que os parmetros estudados se correlacionam entre si e que todos dependem das con guraes eletrnicas dos tomos ou dos ons. Alm disso, foi abordada a contrao lantandica e as suas conseqncias sobre algumas propriedades de elementos ps-lantandeos.


Auto-avaliao

Compare os elementos Si, S e Cl, e explicando as razes, coloque-os na ordem crescente de:

a. raios atmicos;b. energia de ionizao;c. eletroa nidade.

1

Coloque os ons N3-, O2- e F- em ordem crescente de tamanho. Explique resumidamente a razo da ordem dada.

Explique a razo da variao do tamanho dos tomos quando aumenta o nmero atmico ao longo de um perodo.

De na energia de ionizao e a nidade eletrnica.

Qual a tendncia de crescimento da energia de ionizao em um perodo? Explique resumidamente por que a energia de ionizao do oxignio menor do que a do nitrognio.

A primeira energia de ionizao do K(g) 419 kJ mol-1. A a nidade eletrnica do F(g)

- 333 kJ mol-1. Considere que um mol de tomos de K(g) reage com um mol de tomos de F(g) para formar um mol de K

+(g) e F

-(g). Esse processo libera ou absorve

energia? Em que quantidade?

Calcule a freqncia da radiao capaz de ionizar um tomo de ltio, sendo que a primeira energia de ionizao do Li 520 kJ mol-1.

Para cada um dos seguintes pares, indique qual tem maior tendncia oxidao (perder eltrons) e explique brevemente o porqu: a) Na e Fe; b) C e F; c) V e Cr.

2

3

4

5

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8


A tabela seguinte relaciona os raios de Pauling de alguns ons metlicos em pm.

M2+ r(pm) M3+ r(pm) M4+ r(nm)

Ca2+ 100 Sc3+ 81 Ti4+ 68

Sr2+ 116 Y3+ 93 Zr4+ 80

Ba2+ 136 La3+ 115 Hf4+

A que causas voc atribui o padro de variao desses raios inicos? Qual o raio inico aproximado do on Hf4+?

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RefernciasATKINS, P. W.; JONES, L. Princpios de qumica. Porto Alegre: Bookman, 2001.

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Anotaes

EMENTA

> tom Anselmo de Oliveira

> Joana DArc Gomes Fernandes

Estrutura atmica e periodicidade dos elementos. Estrutura molecular e as ligaes qumicas. Foras intermoleculares. As interaes nos lquidos. Ligaes qumicas nos slidos. Qumica nuclear.

Arquitetura Atmica e Molecular INTERDISCIPLINAR

AUTORES

AULAS

01 Evoluo dos modelos atmicos de Leucipo a Rutherford

02 Quantizao de energia e o modelo de Bohr

03 Natureza ondulatria da matria

04 O Modelo atmico atual e os nmeros qunticos

05 A Con gurao eletrnica dos tomos

06 Tabela peridica dos elementos

07 Propriedades peridicas dos elementos

08 Ligaes qumicas: como se formam?

09 Ligaes covalentes formas moleculares e hibridizao

10 Ligaes covalentes - teoria do orbital molecular

11 As ligaes inicas

12 Ligao metlica e a teoria das bandas

13 As foras intermoleculares

14 O estado slido

15 Radioqumica

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