MODELOS ATÔMICOS...Segundo o modelo de Rutherford, o tamanho do átomo seria de 10 000 e 100 000 vezes maior que seu núcleo. Observemos que Rutherford teve que admitir os elétrons

MODELOS ATOcircMICOS

As origens da Quiacutemica satildeo muito antigas O homem preacute-histoacuterico provavelmente maravilhou-se quando pela primeira vez conseguiu produzir o fogo Aprendeu a cozer alimentos usar argila para produzir vasos e potes e talvez tenha descoberto acidentalmente que algumas pedras azuis (mineacuterio de cobre) quando aquecidas ao fogo produziam cobre metaacutelico e que este quando aquecido junto com estanho produzia o bronze

Portanto o homem passou pelas ldquoidadesrdquo da pedra do bronze e do ferro sempre aprendendo a produzir novos materiais

Por volta do ano 400 aC surgem os primeiros conceitos teoacutericos da Quiacutemica

Demoacutecrito e Leucipo filoacutesofos gregos afirmavam que toda mateacuteria era constituiacuteda por minuacutesculas partiacuteculas agraves quais deram o nome de aacutetomos Essa ideacuteia foi rejeitada por Platatildeo e Aristoacuteteles que tinham muito maior influecircncia na eacutepoca

Apenas em 1650 dC o conceito de aacutetomo foi novamente proposto pelo filoacutesofo francecircs Pierre Cassendi

Em 1808 John Dalton baseando-se em vaacuterias observaccedilotildees experimentais sobre gases e reaccedilotildees quiacutemicas forneceu a primeira ideacuteia cientiacutefica do aacutetomo chamada de ldquoTeoria Atocircmicardquo 1 Modelo Atocircmico de Dalton

John Dalton professor inglecircs propocircs baseado em suas experiecircncias uma explicaccedilatildeo da natureza da mateacuteria Os principais postulados da teoria de Dalton satildeo

1 ldquoToda mateacuteria eacute composta por minuacutesculas partiacuteculas chamadas aacutetomosrdquo

2 ldquoOs aacutetomos de um determinado elemento satildeo idecircnticos em massa e apresentam as mesmas propriedades quiacutemicasrdquo

3 ldquoAacutetomos de elementos diferentes apresentam massa e propriedades diferentesrdquo

4 ldquoAacutetomos satildeo permanentes e indivisiacuteveis e natildeo podem ser criados nem destruiacutedosrdquo

5 ldquoAs reaccedilotildees quiacutemicas comuns natildeo passam de uma reorganizaccedilatildeo dos aacutetomosrdquo

6 ldquoOs compostos satildeo formados pela combinaccedilatildeo de aacutetomos de elementos diferentes em proporccedilotildees fixasrdquo

As ideacuteias de Dalton permitiram na eacutepoca explicar com sucesso por que a massa eacute conservada durante uma reaccedilatildeo quiacutemica (Lei de Lavoisier) e tambeacutem a lei da composiccedilatildeo definida (Lei de Proust) 2 Modelo Atocircmico de Thomson

Em 1897 JJ Thomson baseando-se em alguns experimentos propocircs um novo modelo atocircmico

Segundo Thomson o aacutetomo seria um aglomerado composto de uma parte de partiacuteculas positivas pesadas (proacutetons) e de partiacuteculas negativas (eleacutetrons) mais leves Este modelo ficou conhecido como ldquopudim de passas 3 Modelo Atocircmico de Rutherford

Em 1911 Ernest Rutherford estudando a trajetoacuteria de partiacuteculas a (partiacuteculas positivas) emitidas pelo elemento radioativo polocircnio bombardeou uma lacircmina fina de ouro Ele observou que a maioria das partiacuteculas a atravessavam a lacircmina de ouro sem sofrer desvio em sua trajetoacuteria que algumas das partiacuteculas sofriam desvio em sua trajetoacuteria outras em nuacutemero muito pequeno batiam na lacircmina e voltavam

Rutherford concluiu que a lacircmina de ouro natildeo era constituiacuteda de aacutetomos maciccedilos e propocircs que um aacutetomo seria constituiacutedo de um nuacutecleo muito pequeno carregado positivamente (no centro do aacutetomo) e muito denso rodeado por uma regiatildeo comparativamente grande onde estariam os eleacutetrons em movimentos orbitais Essa regiatildeo foi chamada de eletrosfera

Segundo o modelo de Rutherford o tamanho do aacutetomo seria de 10 000 e 100 000 vezes maior que seu nuacutecleo

Observemos que Rutherford teve que admitir os eleacutetrons orbitando ao redor do nuacutecleo porque sendo eles negativos se estivessem parados acabariam indo de encontro ao nuacutecleo que eacute positivo 4 Modelo Atocircmico Claacutessico

As partiacuteculas positivas do nuacutecleo foram chamadas de proacutetons

Em 1932 Chadwick isolou o necircutron cuja existecircncia jaacute era prevista por Rutherford

Portanto o modelo atocircmico claacutessico eacute constituiacutedo de um nuacutecleo onde se encontram os proacutetons e necircutrons e de uma eletrosfera onde estatildeo os eleacutetrons orbitando em torno do nuacutecleo

Adotando-se como padratildeo a massa do proacuteton observou-se que sua massa era praticamente igual agrave massa do necircutron e 1836 vezes mais pesada que o eleacutetron concluindo-se que

Proacutetons necircutrons e eleacutetrons satildeo denominados partiacuteculas elementares ou fundamentais Algumas caracteriacutesticas fiacutesicas das partiacuteculas atocircmicas fundamentais

Modelo Atocircmico Rutherford-Bohr

Bohr baseando-se nos estudos feitos em relaccedilatildeo ao espectro do aacutetomo de hidrogecircnio e na teoria proposta em 1900 por Planck (Teoria Quacircntica) segundo a qual a energia natildeo eacute emitida em forma contiacutenua mas em rdquoblocosrdquo denominados quanta de energia propocircs os seguintes postulados

1 Os eleacutetrons nos aacutetomos descrevem sempre oacuterbitas circulares ao redor do nuacutecleo chamadas de camadas ou niacuteveis de energia

2 Cada um desses niacuteveis possui um valor determinado de energia (estados estacionaacuterios)

3 Os eleacutetrons soacute podem ocupar os niacuteveis que tenham uma determinada quantidade de energia

4 Os eleacutetrons podem saltar de um niacutevel para outro mais externo desde que absorvam uma quantidade bem definida de energia (quantum de energia)

5 Ao voltar ao niacutevel mais interno o eleacutetron emite um quantum de energia na forma de luz de cor bem definida ou outra radiaccedilatildeo eletromagneacutetica (foacuteton)

6 Cada oacuterbita eacute denominada de estado estacionaacuterio e pode ser designada por letras K L M N O P Q As camadas podem apresentar

K = 2 eleacutetrons L = 8 eleacutetrons M = 18 eleacutetrons N = 32 eleacutetrons O = 32 eleacutetrons P = 18 eleacutetrons Q = 2 eleacutetrons

7 Cada niacutevel de energia eacute caracterizado por um nuacutemero quacircntico (n) que pode assumir valores inteiros 1 2 3 etc

Os nuacutemeros quacircnticos descrevem a posiccedilatildeo (e a energia) dos eleacutetrons nos aacutetomos Existem quatro nuacutemeros quacircnticos

nuacutemero quacircntico principal indica o niacutevel (camada) de energia

nuacutemero quacircntico secudaacuterio ou azimutal indica o sub-niacutevel de energia

nuacutemero quacircntico magneacutetico indica o orbital

nuacutemero quacircntico de spin indica a orientaccedilatildeo do eleacutetron no orbital

Dois eleacutetrons nunca teratildeo os quatro nuacutemeros quacircnticos iguais pois mesmo que estejam no mesmo niacutevel no mesmo sub-niacutevel e no mesmo

orbital teratildeo spins opostos Assim qualquer par de eleacutetrons pode ter ateacute trecircs nuacutemeros quacircnticos iguais

1 Nuacutemero quacircntico principal n

O nuacutemero quacircntico principal teraacute como valores 1 2 3 4de acordo com o niacutevel eletrocircnico que o eleacutetron se encontra

2 Nuacutemero quacircntico azimutal l

O nuacutemero quacircntico azimutal informa-nos sobre a forma das orbitais (s p d f) Para um dado valor de n l pode ter como valores possiacuteveis os nuacutemeros inteiros de 0 a (n minus 1) Para os sub-niacuteveis s p d f temos s = 0 p = 1 d = 2 f = 3

3 Nuacutemero quacircntico magneacutetico ml

O nuacutemero quacircntico magneacutetico especifica a orientaccedilatildeo permitida para uma nuvem eletrocircnica no espaccedilo sendo que o nuacutemero de orientaccedilotildees permitidas estaacute diretamente relacionado agrave forma da nuvem (designada pelo valor de l) Dessa forma este nuacutemero quacircntico pode assumir valores inteiros de -l passando por zero ateacute +l Para os sub-niacuteveis s p d f temos

s 0 p -1 0 +1 d -2 -1 0 +1 +2 f -3 -2 -1 0 +1 +2 +3

4 Nuacutemero quacircntico de spin ms

O nuacutemero quacircntico de spin indica a orientaccedilatildeo do eleacutetron ao redor do seu proacuteprio eixo Como existem apenas dois sentidos possiacuteveis este nuacutemero quacircntico assume apenas os valores -12 e +12

5 Exemplos Quais os nuacutemeros quacircnticos do uacuteltimo eleacutetron (eleacutetron diferencial verificador) de cada aacutetomo abaixo Al = 1s22s22p63s23p1 Logo os nordms quacircnticos satildeo referentes ao eleacutetron de 3p1 n = 3 (terceiro niacutevel) l = 2 (sub-niacutevel p)

ml = -1 (primeiro orbital p) ms = -12 (rotaccedilatildeo)

Fe = 1s22s22p63s23p64s23d6 Logo os nordms quacircnticos satildeo referentes ao eleacutetron de 3d6 n = 3 (terceiro niacutevel) l = 3 (sub-niacutevel d) ml = -2 (primeiro orbital d) ms = +12 (rotaccedilatildeo)

DEFINICcedilAtildeO DE ELEMENTO QUIacuteMICO

Eacute todo conjunto de aacutetomos com mesmo nuacutemero atocircmico

Ex O ndash oxigecircnio (formado por aacutetomos com nuacutemero atocircmico 8)

Na ndash Soacutedio (formado por aacutetomos com nuacutemero atocircmico 11)

IacuteONS

Para um aacutetomo ser eletricamente neutro ele precisa ter a mesma quantidade de proacutetons e eleacutetrons mas como nem sempre isso ocorre surge entatildeo os compostos denominados de iacuteons Iacuteons satildeo aacutetomos que perderam ou ganharam eleacutetrons em razatildeo de reaccedilotildees eles se classificam em acircnions e caacutetions Acircnion aacutetomo que recebe eleacutetrons e fica carregado negativamente Exemplos N-3 Cl- F-1 O-2 Caacutetion aacutetomo que perde eleacutetrons e adquire carga positiva Exemplos Al+3 Na+ Mg+2 Pb+4 Quando ocorrem ligaccedilotildees entre iacuteons positivos e negativos denominamos de Ligaccedilotildees Iocircnicas Um exemplo praacutetico de ligaccedilatildeo iocircnica eacute a que ocorre na formaccedilatildeo de Cloreto de soacutedio o nosso sal de cozinha cuja foacutermula eacute NaCl veja a reaccedilatildeo Na+ + Cl- rarr NaCl Soacute para relembrar Acircnions ndash iacuteons negativos Caacutetions ndash iacuteons positivos

Primeiro eacute preciso destacar que AcircNIONS possuem nuacutemero de eleacutetrons maior que o nuacutemero de proacutetons e CAacuteTIONS o contraacuterio o nuacutemero de eleacutetrons eacute menor que o nuacutemero de proacutetons 15P rarr 15P-3 Aacutetomo neutro recebe 3 eleacutetrons

Observe que o aacutetomo de foacutesforo (P) possuiacutea Z = 15 (nuacutemero atocircmico) mas ele ganhou 3 eleacutetrons e entatildeo passou a se apresentar como um Acircnion 12Mg rarr 12Mg2+ Aacutetomo neutro perde 2 eleacutetrons O aacutetomo de Magneacutesio (Mg) possuiacutea Z = 12 (nuacutemero atocircmico) como ele perdeu 2 eleacutetrons passou a ser um caacutetion A espeacutecie quiacutemica Mg2+ eacute chamada caacutetion bivalente ou iacuteon bivalente positivo Outro exemplo deste tipo de nomenclatura eacute o F- denominado de acircnion monovalente ou iacuteon monovalente negativo

SEMELHANCcedilAS ATOcircMICAS

Isotopia Aacutetomos de um mesmo elemento quiacutemico portanto de mesmo nuacutemero atocircmico (mesmo Z) podem ter diferentes nuacutemeros de necircutrons no nuacutecleo Por essa razatildeo seus nuacutemeros de massa (A) seratildeo diferentes Eacute o que acontece por exemplo com o elemento quiacutemico hidrogecircnio que possui trecircs tipos de aacutetomos cada qual com um nuacutemero de massa diferente

1H1 1H

O hidrogecircnio 1H1 eacute o uacutenico aacutetomo cujo nuacutemero de

necircutrons eacute inferior ao nuacutemero de proacutetons A reuniatildeo de isoacutetopos de um mesmo elemento quiacutemico chama-se mistura isotoacutepica e o fenocircmeno isotopia O termo isoacutetopo (do grego isso lsquomesmorsquo e topos lsquolugarrsquo) significa mesmo lugar aludindo ao fato de que os isoacutetopos ocupam lugar idecircntico no sistema perioacutedico

Isobaria Pode acontecer de aacutetomos de elementos diferentes portanto de diferentes nuacutemeros atocircmicos possuiacuterem igual soma de proacutetons e de necircutrons (mesmo A) A esse fenocircmeno chamamos de isobaria e aos aacutetomos correspondentes de isoacutebaros

Observando-se a tabela de isoacutetopos apresentada anteriormente verifica-se que os elementos argocircnio potaacutessio e caacutelcio tecircm cada um deles um isoacutetopo de mesmo nuacutemero de massa (40) Esses aacutetomos de mesmo A satildeo isoacutebaros

18Ar40 19K40 20Ca40

O termo isoacutebaro (do grego iso lsquomesmorsquo e baros lsquopesorsquo) quer dizer mesma massa (peso)

Isotonia Pode acontecer ainda que aacutetomos de elementos quiacutemicos diferentes possuam o mesmo nuacutemero de necircutrons A esse fenocircmeno chamamos de isotonia e aos elementos envolvidos de isoacutetonos Tomemos como exemplo o boro e o carbono ambos no caso com seis necircutrons

5B11 6C

O termo isoacutetono (do grego iso lsquomesmorsquo e tonos lsquoforccedilarsquo) significa mesma forccedila alusatildeo ao fato de que os necircutrons satildeo responsaacuteveis pelas forccedilas de coesatildeo do nuacutecleo

Espeacutecies Isoeletrocircnicas Quando as espeacutecies apresentam o mesmo nuacutemero de eleacutetrons elas satildeo isoeletrocircnicas e tem estruturas eletrocircnicas semelhantes Apresentam ainda as mesmas estruturas de Lewis e portanto igual nuacutemero de eleacutetrons de valecircncia Visto que os gases nobres satildeo estaacuteveis as espeacutecies isoeletrocircnicas em relaccedilatildeo aos mesmos tambeacutem devem ser relativamente estaacuteveis A seguir estatildeo alguns exemplos de aacutetomos e iacuteons isoeletrocircnicos que apresentam camada de valecircncia completa

Com 2 eleacutetrons rarr 2He 3Li+ 4Be2+ 1H-

Com 10 eleacutetrons rarr 10Ne 11Na+ 12Mg2+ 13Al3+

SEMELHANCcedilAS

ESPEacuteCIES pZ A N e-

Isoacutetopos

Isoacutebaros

Isoacutetonos

Isoeletrocircnicos

Obs A massa de um aacutetomo eacute praticamente a adiccedilatildeo de seu nuacutemero de necircutrons com seu nuacutemero de proacutetons

A = Z + N

TABELA PERIOacuteDICA

A tabela perioacutedica dos elementos quiacutemicos eacute conhecida como uma oacutetima fonte de informaccedilatildeo quando se deseja saber caracteriacutesticas sobre os elementos como verificar quais satildeo metais quais os mais densos os mais pesados ou reativos Entretanto a tabela perioacutedica nem sempre foi assim organizada e completa dispor os elementos obedecendo as suas semelhanccedilas jaacute foi motivo de muita discussatildeo e estudo cientiacutefico e embora a tabela atual seja mais eficiente sua formaccedilatildeo eacute derivada de tantas outras mais primitivas

Classificaccedilatildeo de Doumlbereiner ndash Lei das Triacuteades (1817)

Johann W Doumlbereiner (1780-1849) cientista alematildeo observou que muitos elementos podiam ser agrupados trecircs a trecircs (triacuteades) de acordo a certas semelhanccedilas com as massas atocircmicas

Proximidade Fe = 56u Co = 59u Ni = 58u Como se pode perceber o Ferro o Cobalto e o Niacutequel possuem massas atocircmicas muito proacuteximas

Diferenccedila comum Li = 7u Na = 23u K = 39u Observe que a diferenccedila entre as massas dos elementos consecutivos na ordem crescente eacute igual a 16 De fato 23 ndash 7 = 16 39 ndash 23 = 16

Meacutedia aritmeacutetica Ca = 40u Sr = 88u Ba = 137u Efetuando-se a meacutedia aritmeacutetica entre as massas do Caacutelcio e do Baacuterio obteacutem-se a massa atocircmica aproximada do Estrocircncio 137+40 = 177 1772 = 885

Classificaccedilatildeo de Chancourtois ndash Parafuso Teluacuterico (1862)

Alexander Beacuteguyer de Chancourtois (1820-1886) quiacutemico inglecircs organizou os elementos da seguinte forma inicialmente dividiu a superfiacutecie de um cilindro em 16 colunas e inuacutemeras horizontais atribuiu ao oxigecircnio a massa 16u traccedilou uma linha helicoidal que comeccedilava pelo oxigecircnio (ponto 0) e terminava no deacutecimo sexto elemento mais pesado ateacute

onde a linha alcanccedilava Repetiu esse procedimento ateacute que todos os elementos fossem alocados nas linhas divisoacuterias

A tabela adquiriu uma aparecircncia similar a esta

Considera-se elementos semelhantes aqueles que se encontram na mesma vertical como o Carbono e o Siliacutecio Nitrogecircnio e Foacutesforo

Classificaccedilatildeo de Newlands ndash Lei das Oitavas (1864)

John A R Newlands (1838-1898) professor de quiacutemica e industrial inglecircs idealizou a classificaccedilatildeo dos elementos pela ordem crescente de massa atocircmica em grupos de 7 e dispostos lado a lado Logo percebeu que as propriedades quiacutemicas eram semelhantes ao primeiro e oitavo elementos ndash a contar da esquerda para a direita - como as notas musicais que se repetem a cada oitava

Assim os elementos que seguem a mesma linha vertical possuem as mesmas caracteriacutesticas quiacutemicas como o Liacutetio o Soacutedio e o Potaacutessio o Magneacutesio e o Caacutelcio

O Fracasso das classificaccedilotildees antigas e o modelo atual

Apesar de promissoras os modelos antigos de classificaccedilatildeo dos elementos apresentaram muitas incompatibilidades

Lei das Triacuteades Esse meacutetodo de distribuiccedilatildeo foi considerado ineficaz porque era muito restrito e soacute atendia a alguns elementos

Parafuso Teluacuterico A aceitaccedilatildeo desse meacutetodo foi pequena pois os valores das massas atocircmicas eram muitas vezes errocircneos e imprecisos

Lei das Oitavas Esse modelo tambeacutem foi banido por apresentar problemas novamente com os valores das massas atocircmicas Ou seja alguns elementos estavam em lugares errados o cloro e o fluacuteor por exemplo natildeo possuem caracteriacutesticas semelhantes ao Cobalto ou ao Niacutequel

Apesar de fracassados esses modelos contribuiacuteram para o constante aperfeiccediloamento sobre a classificaccedilatildeo dos elementos quiacutemicos

Dois cientistas trabalharam isoladamente um do outro mas chegaram a resultados parecidos foram eles Julius Lothar Meyer (1830-1895) e Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907) sendo o trabalho de Mendeleev mais ousado

Mendeleev apresentou seu modelo de classificaccedilatildeo dos elementos agrave real Sociedade Russa de Quiacutemica onde obteve grande aceitaccedilatildeo A sua teoria pode ser confirmada com algumas observaccedilotildees suas

1 ldquoOs elementos se dispostos de acordo com as massas atocircmicas revelam evidente periodicidade de propriedades

2 Devemos esperar a descoberta de muitos elementos ainda desconhecidos por exemplo elementos anaacutelogos ao alumiacutenio (eka-Alumiacutenio) e ao siliacutecio (exa-Siliacutecio) cujas massas atocircmicas ficariam compreendidas entre 65 e 75rdquo

Ou seja Mendeleev afirmava que as propriedades dos elementos satildeo uma funccedilatildeo perioacutedica de suas massas atocircmicas

Tabela perioacutedica idealizada por Mendeleev em 1869 apresentando espaccedilos vagos para a inclusatildeo de novos elementos

A tabela perioacutedica atual natildeo eacute uma coacutepia fiel da tabela de Mendeleev eacute mais aperfeiccediloada Natildeo pela apariccedilatildeo de elementos que ocupam os espaccedilos vazios destinados a eles mas por causa de um conceito estabelecido em 1913 o nuacutemero atocircmico

Henry G L Moseley definiu que a verdadeira identidade de um elemento natildeo estaacute relacionada diretamente com a massa dele mas com a carga nuclear do aacutetomo que o representa Assim modificou levemente a tabela proposta por Mendeleev permanecendo sua essecircncia ateacute hoje

A tabela perioacutedica eacute uma forma de organizar todos os elementos quiacutemicos conhecidos levando em conta diversas de suas caracteriacutesticas

Construccedilatildeo da Tabela Perioacutedica

Os elementos satildeo colocados em faixas horizontais (periacuteodos) e faixas verticais (grupos ou famiacutelias)

Em um grupo os elementos tecircm propriedades semelhantes e em um periacuteodo as propriedades satildeo diferentes

Na tabela haacute sete periacuteodos

Os grupos satildeo numerados de 0 a 8 Com exceccedilatildeo dos grupos 0 e 8 cada grupo estaacute subdividido em dois subgrupos A e B O grupo 8 eacute chamado de 8B e eacute constituiacutedo por trecircs faixas verticais

Modernamente cada coluna eacute chamada de grupo Haacute portanto 18 grupos numerados de 1 a 18

Posiccedilatildeo dos Elementos na Tabela Perioacutedica

- Elementos representativos ou tiacutepicos (o uacuteltimo eleacutetron eacute colocado em subniacutevel s ou p) grupos A Estatildeo nos extremos da tabela

- Elementos de transiccedilatildeo (o uacuteltimo eleacutetron eacute colocado em subniacutevel d apresentam subniacutevel d incompleto) grupos 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B e 8B Estatildeo localizados no centro da tabela perioacutedica

- Elementos de transiccedilatildeo interna (o uacuteltimo eleacutetron eacute colocado em subniacutevel f apresentam subniacutevel f incompleto) Estatildeo divididos em duas classes

ndash Lantaniacutedeos (metais terras raras) grupo 3B e 6ordm periacuteodo Elementos de Z = 57 a 71 ndash Actiniacutedeos grupo 3B e 7ordm periacuteodo Elementos de Z = 89 a 103

- Gases nobres grupo zero ou 8A ou 18

Os grupos mais conhecidos satildeo

1A metais alcalinos 2A metais alcalino-terrosos 6A calcogecircnios 7A halogecircnios

Relaccedilatildeo entre configuraccedilatildeo eletrocircnica e a posiccedilatildeo do elemento na tabela Periacuteodo

Um elemento com x camadas eletrocircnicas estaacute no periacuteodo x

Exemplo P (Z = 15) K = 2 L = 8 M = 5

P (foacutesforo) estaacute no 3ordm periacuteodo

a) Elementos representativos (grupos A) e 1B e 2B O nuacutemero de eleacutetrons na camada de valecircncia eacute o nuacutemero do grupo

Exemplo P (Z =15) rarr K = 2 L = 8 M = 5

O foacutesforo estaacute no grupo 5A

b) Elementos de transiccedilatildeo a soma do nuacutemero de eleacutetrons dos subniacuteveis s e d mais externos eacute o nuacutemero do grupo Exemplo V (Z = 23)

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

Soma s + d = 2 + 3 = 5 rarr grupo 5B

PROPRIEDADES PERIOacuteDICAS E APERIOacuteDICAS

Muitas propriedades dos elementos quiacutemicos vairam periodicamente ao longo da Tabela perioacutedica Satildeo as chamadas Propriedades Perioacutedicas As propriedades perioacutedicas podem ser raio atocircmico volume atocircmico densidade absoluta eletronegatividade eletropositividade eletroafinidade Esse fato obedece a Lei da Periodicidade de Moseley ldquoMuitas propriedades fiacutesicas e quiacutemicas dos elementos variam periodicamente na sequecircncia de seus nuacutemeros atocircmicosrdquo Para as propriedades onde os valores soacute aumentam com o nuacutemero atocircmico e outras onde os valores soacute diminuem chamamos de Propriedades Aperioacutedicas Satildeo propriedades aperioacutedicas o calor especiacutefico

Raio Atocircmico

O raio atocircmico dos elementos eacute uma propriedade perioacutedica porque seus valores soacute variam periodicamente ou seja aumentam e diminuem seguidamente com o aumento do nuacutemero atocircmico O raio atocircmico (r) eacute a metade da distacircncia internuclear miacutenima (d) que dois aacutetomos desse elemento podem apresentar sem estarem ligados quimicamente

Para medir o raio atocircmico usa-se a teacutecnica da difraccedilatildeo por Raios-X

Em uma famiacutelia da tabela perioacutedica o raio atocircmico aumenta de cima para baixo e no periacuteodo aumenta da direita para esquerda Para esta regra natildeo eacute admitido os gases nobres jaacute que possuem o maior raio atocircmico em cada periacuteodo Observando a tabela perioacutedica podemos verificar que o fracircncio (Fr) tem maior raio atocircmico Se o aacutetomo se transforma em iacuteon caacutetion ou acircnion o seu raio sofre alteraccedilatildeo - o raio do aacutetomo eacute sempre maior que o raio do seu iacuteon caacutetion porque perde eleacutetrons - o raio do aacutetomo eacute sempre menor que o raio do seu iacuteon acircnion porque ganha eleacutetrons

Volume Atocircmico

O volume atocircmico eacute uma propriedade perioacutedica porque varia periodicamente com o aumento do nuacutemero atocircmico Volume atocircmico eacute a relaccedilatildeo entre a massa de uma quantidade de mateacuteria (1 mol = 6021023 aacutetomos ) e a densidade da substacircncia simples formada por esse elemento na fase soacutelida Natildeo eacute o volume de um aacutetomo mas de um conjunto de aacutetomos No volume atocircmico influi natildeo soacute o volume de cada aacutetomo como tambeacutem o espaccedilamento que existe entre esses aacutetomos Na tabela perioacutedica os valores do volume atocircmico aumentam de cima para baixo nas famiacutelias e em um periacuteodo do centro para as extremidades da tabela

Densidade Absoluta

Densidade ou Massa Especiacutefica eacute a relaccedilatildeo entre a massa (m) de uma substacircncia e o volume (V) ocupado por essa massa

Esta variaccedilatildeo no estado soacutelido eacute uma propriedade perioacutedica Na tabela perioacutedica os valores de densidades aumentam nas famiacutelias de cima para baixo e nos periacuteodos das extremidades para o centro Desta forma pode-se notar que os elementos mais densos estatildeo no centro e na parte de baixo da tabela perioacutedica Exemplos - Os (oacutesmio) ndash d=225gmL - Ir (iriacutedio) ndash d=224gmL

Ponto de Fusatildeo e Ponto de Ebuliccedilatildeo

Ponto de Fusatildeo eacute a temperatura que a substacircncia entra em fusatildeo (soacutelido para liacutequido) Ponto de Ebuliccedilatildeo eacute a temperatura que a substacircncia entra em ebuliccedilatildeo (liacutequido para gasoso) Na tabela perioacutedica os valores de PF e de PE variam numa famiacutelia agrave esquerda da tabela aumenta de baixo para cima e agrave direta da tabela aumenta de cima para baixo Nos periacuteodos aumenta das extremidades para o centro Na tabela perioacutedica haacute elementos de diferentes estados fiacutesicos - fase gasosa H N O F Cl Ne Ar Kr Xe RN - fase liacutequida Hg e Br - fase soacutelida demais elementos

Imagine os elementos

X = fase soacutelida Y = fase liacutequida Z = fase gasosa

Entatildeo temos

X com PF e PE maior que Y e Y com PF e PE maior que Z

O carbono (C) eacute uma exceccedilatildeo para esta regra Possui PF igual a 3800degC O tungstecircnio (W) eacute o metal com maior PF 3422degC sendo utilizado em filamentos de lacircmpadas incandescentes

Potencial de Ionizaccedilatildeo

Eacute a energia miacutenima necessaacuteria para ldquoarrancarrdquo um eleacutetron de um aacutetomo isolado no seu estado gasoso O primeiro potencial de ionizaccedilatildeo eacute considerado o mais importante porque eacute a energia necessaacuteria para ldquoarrancarrdquo o primeiro eleacutetron da camada mais externa do aacutetomo De acordo com o SI (Sistema Internacional) deve-se

ser expresso em Kjmol O potencial de ionizaccedilatildeo eacute uma propriedade perioacutedica que na tabela perioacutedica se comporta exatamente ao contraacuterio do raio atocircmico Quanto maior o raio atocircmico menor a atraccedilatildeo do nuacutecleo com o seu eleacutetron mais afastado Entatildeo eacute mais faacutecil de ldquoarrancarrdquo o eleacutetron Consequentemente eacute menor a energia de ionizaccedilatildeo O potencial de ionizaccedilatildeo aumenta nas famiacutelias de baixo para cima e nos periacuteodos da esquerda para a direita

Eletronegatividade

Eacute a tendecircncia que um aacutetomo tem de atrair eleacutetrons Eacute muito caracteriacutestico dos natildeo-metais Linus Pauling atraveacutes de experimentos tentou quantificar esta tendecircncia e criou uma escala de eletronegatividade Essa escala existe em muitas tabelas perioacutedicas A eletronegatividade aumenta conforme o raio atocircmico diminui Quanto maior o raio atocircmico menor seraacute a atraccedilatildeo do nuacutecleo pelos eleacutetrons mais afastados e entatildeo menor a eletronegatividade Na tabela perioacutedica os gases nobres natildeo satildeo considerados jaacute que natildeo tem tendecircncia a ganhar ou perder eleacutetrons Jaacute estatildeo estabilizados A eletronegatividade aumenta nas famiacutelias de baixo para cima e nos periacuteodos da esquerda para a direita O elemento mais eletronegativo eacute o fluacuteor (F) com valor de eletronegatividade 398

Eletropositividade

Eacute a tendecircncia que um aacutetomo tem de perder eleacutetrons Eacute muito caracteriacutestico dos metais Pode ser tambeacutem chamado de caraacuteter metaacutelico Eacute o inverso da eletronegatividade A eletropositividade aumenta conforme o raio atocircmico aumenta Quanto maior o raio atocircmico menor seraacute a atraccedilatildeo do nuacutecleo pelo eleacutetron mais afastado maior a facilidade do aacutetomo em doar eleacutetrons entatildeo maior seraacute a eletropositividade Os gases nobres tambeacutem natildeo satildeo considerados por conta da sua estabilidade A eletropositividade aumenta nas famiacutelias de cima para baixo e nos periacuteodos da direita para a esquerda O elemento mais eletropositivo eacute o fracircncio (Fr) que possui eletronegatividade 070

Tabela de eletronegatividade

Lembrando que o menor valor eacute o mais eletropositivo

Elementos Eletronegatividade

F 398 O 344 Cl 316 N 304 Br 296 I 266 S 258 C 255 Metais Nobres 254 a 228 H 220 P 219 Semi-metais 204 a 118 Metais Comuns 220 a 079 Fr 070

Eletroafinidade ou Afinidade Eletrocircnica

Eacute a quantidade de energia liberada quando um aacutetomo isolado no seu estado fundamental (fase gasosa) recebe 1eacute Um aacutetomo isolado no seu estado fundamental pode receber 1eacute transformando-se em um acircnion Isso pode levar ao aacutetomo um estado de maior estabilidade e entatildeo ocorre a liberaccedilatildeo de energia

A afinidade eletrocircnica aumenta conforme o raio atocircmico diminui Eacute importante para os natildeo-metais Os elementos mais eletroafins satildeo os halogecircnios e o oxigecircnio A eletroafinidade na tabela perioacutedica aumenta nas famiacutelias de baixo para cima e nos periacuteodos da esquerda para a direita Seus valores satildeo dados em Kjmol e satildeo muito difiacuteceis de serem medidos

Calor Especiacutefico

Eacute uma propriedade aperioacutedica O calor especiacutefico do elemento no estado soacutelido sempre diminui com o aumento do nuacutemero atocircmico O calor especiacutefico eacute a quantidade de calor necessaacuteria para elevar a 1degC a temperatura de 1g do elemento

OCORREcircNCIA DE ALGUNS ELEMENTOS ALUMIacuteNIO Metal leve extraiacutedo da bauxita Usado para confecccedilotildees de panelas e refletores e em ligas fortes de aviotildees Faacutecil de reciclar Descoberto em 1825 ARGOcircNIO Gaacutes incolor presente no ar Usado para preencher lacircmpadas Descoberto em 1825 CAacuteLCIO Metal extraiacutedo da cal Usado em ligas Compostos satildeo usados em cimento Descoberto em 1808 CARBONO Natildeo-metal que ocorre em muitas formas Diamante eacute um cristal duro usado em joalheria e em brocas Grafite eacute um soacutelido macio negro usado como lubrificante e em laacutepis Carbono Negro eacute um poacute fino usado em borracha Coque eacute uma forma de carvatildeo usada para fazer accedilo Fibras de Carbono satildeo usadas para produzir materiais resistentes Conhecido desde tempos remotos (Buckminsterfullerene eacute uma forma de carbono descoberta recentemente com moleacuteculas de 60 aacutetomos ligados em uma esfera) CHUMBO Metal extraiacutedo da galena Usado em embalagens baterias de carros e ligas Protege contra radiaccedilatildeo Conhecido desde tempos remotos CLORO Gaacutes verde-amarelado extraiacutedo do sal Usado como desinfetante e branqueador Descoberto em 1774 COBRE Metal avermelhado encontrado naturalmente como elemento e extraiacutedo da calcopirita Usado para fazer canos moedas e fios eleacutetricos e nas ligas bronze e latatildeo Conhecido desde tempos remotos ENXOFRE Natildeo-metal amarelo soacutelido encontrado naturalmente como elemento Usado na induacutestria quiacutemica e para tratar borracha Conhecido desde tempos remotos ESTANHO Metal macio extraiacutedo da casssiterita Usado em ligas Conhecido desde tempos remotos

FERRO Metal extraiacutedo de hematita siderita e outros mineacuterios de ferro Usado para fazer ferro fundido e accedilo Conhecido desde tempos remotos FLUacuteOR Gaacutes amarelo-paacutelido extraiacutedo de compostos O mais reativo de todos os elementos Compostos satildeo usados em pasta dental e aacutegua potaacutevel para evitar caacuteries Descoberto em 1886 HEacuteLIO Gaacutes incolor natildeo-reativo encontrado em depoacutesitos de gaacutes natural Pequena quantidade presente no ar Usado em balotildees e dirigiacuteveis Descoberto em 1868 HIDROGEcircNIO Gaacutes incolor obtido de aacutegua ou metano Usado como combustiacutevel e na produccedilatildeo de materiais importantes como o amoniacuteaco Descoberto em 1766 IODO Natildeo-metal negro soacutelido extraiacutedo da pedra de sal do Chile Usado em medicina Descoberto em 1811 MAGNEacuteSIO Metal branco-prata extraiacutedo da dolomita Queima com luz intensa Usado em ligas leves sinais luminosos e fogos de artifiacutecio Descoberto em 1808 MERCUacuteRIO Metal liacutequido extraiacutedo do cinaacutebrio Usado em termocircmetros obturaccedilotildees e lacircmpadas de vapor Hoje seu uso principal eacute em processos industriais Conhecido desde tempos remotos NIQUEL Metal extraiacutedo da pentlandita Usado em ligas resistentes a corrosatildeo para cutelaria e moedas Uma cobertura de niacutequel eacute usada para proteger metais de corrosatildeo Descoberto em 1751 NITROGEcircNIO Gaacutes incolor que compotildee 78 do ar Usado em lacircmpadas e na manufatura de fertilizantes Descoberto em 1772 OURO Metal amarelo encontrado como elemento Usado em joalheria Conhecido desde tempos remotos

OXIGEcircNIO Gaacutes incolor presente no ar Ozocircnio eacute uma forma alotroacutepica do oxigecircnio que forma uma camada na alta atmosfera O Oxigecircnio eacute o elemento mais abundante na Terra seus compostos formam aacutegua e rochas Essencial para vida e largamente usado na induacutestria Descoberto em 1774 PLUTOcircNIO Metal radioativo produzido em reatores nucleares a partir do uracircnio Usado em reatores e armas atocircmicas Descoberto em 1940 POTAacuteSSIO Metal macio altamente reativo extraiacutedo de compostos Composto usado como fertilizante Descoberto em 1807 PRATA Metal encontrado como elemento e extraiacutedo de mineacuterios de prata Usado em joalheria e faqueiros Conhecido desde tempos remotos SILIacuteCIO Semimetal extraiacutedo da siacutelica Usado em transistores e micro chips Descoberto em 1823 SOacuteDIO Metal macio reativo extraiacutedo do sal Compostos usados na induacutestria quiacutemica Descoberto em 1807 TITAcircNIO Metal duro extraiacutedo do rutiacutelio e da ilmenita Usado em ligas leves resistentes agrave corrosatildeo e em tintas brancas Descoberto em 1791 URAcircNIO Metal radioativo extraiacutedo da pechblenda e da carnotita Usado em reatores nucleares Descoberto em 1789 ZINCO Metal extraiacutedo da esfarelita Usado em baterias e ligas como latatildeo e outras O ferro eacute galvanizado com zinco para evitar a ferrugem Descoberto em 1746 Fonte httpwwwrossettietibrelementos-comunsasp