Química

Fábio Loures Peralva Leandro Leal Siqueira

Engenharia de Controle e Automação

Propriedades PeriódicasIntrodução

Propriedades Periódicas dos Elementos

1 – O desenvolvimento da Tabela Periódica2 – Carga Nuclear Efetiva3 – Tamanhos de Átomos e Íons4 – Energia de Ionização5 – Afinidades Eletrônicas6 – Metais, Não-metais e Metalóides7 – Tendências de Grupo para os Metais Ativos8 – Tendências de Grupo para alguns Não-metais

Propriedades PeriódicasO desenvolvimento da Tabela

Periódica

A descoberta de novos elementos químicos foi gradual

As propriedades químicas e físicas dos elementos são periódicas

Similaridade entre as famílias

Diferenças entre as famílias

Propriedades PeriódicasCarga Nuclear Efetiva

Carga Nuclear Efetiva é a real atração que o elétron sofre pelo núcleo

Notação: Zef

A blindagem é representada por “S”

Cálculo da carga nuclear efetiva: Zef = Z - S

Regra de Slater

Propriedades PeriódicasTamanhos de Átomos e Íons

Átomos e Íons não são maciços

O raio pode ser medido pelas colisões dos átomos

O raio ligante é medido pela distância entre dois átomos quimicamente ligados

Os raios atômicos são usados para estimar o comprimento das ligações

Propriedades PeriódicasTamanhos de Átomos e Íons

Os tamanhos dos íons seguem o padrão do tamanho dos átomos

Os cátions são menores do que os átomos que lhe deram origem

Os ânions são maiores do que os átomos que lhe deram origem

Para íons de mesma carga, o tamanho aumenta à medida que descemos na tabela periódica

Em uma série isoeletrônica, o raio iônico é inversamente proporcional à carga nuclear efetiva

O²- > F- > Na+ > Mg²- > Al³+

Propriedades PeriódicasEnergia de Ionização

A energia de ionização de um átomo ou íon é a mínima energia necessária para remover um elétron de um átomo ou íon gasoso isolado em seu estado fundamental

A primeira energia de ionização é aquela necessária para retirar o primeiro elétron de um átomo neutro

A primeira energia de ionização é sempre a menor

Ocorre um aumento brusco de energia de ionização quando se retira um elétron de um nível mais interno

Propriedades PeriódicasEnergia de Ionização

A energia de ionização cresce nos períodos seguindo o aumento do número atômico

A energia de ionização decresce nas famílias seguindo o número de camadas

A energia de ionização é inversamente proporcional ao raio atômico

Os elétrons são removidos do primeiro orbital com o maior número quântico principal disponível

Os elétrons são adicionados no menor número quântico principal disponível

Propriedades PeriódicasAfinidade Eletrônica

Variação de energia quando um elétron é adicionado a um átomo gasoso.

A energia geralmente é liberada

Cl(G) + e- Cl-(G) E = -349 kJ/mol

Energia de ionização x Afinidade Eletrônica

Afinidade Eletrônica

Propriedades PeriódicasMetais

Metais têm baixa energia de ionização, portanto, formam cátions facilmente

Muitos óxidos metálicos são básicos

Na2O(S) + H2O(L) 2 NaOH(AQ)

NiO(S) + 2 HCl(AQ) NiCl2(AQ) + H2O(L)

Metais

Têm brilho; várias cores, embora a maioria seja prateada

Os sólidos são maleáveis e dúcteis

Bons condutores de calor e eletricidade

Tendem a formar cátions em soluções aquosas

Propriedades PeriódicasNão-metais

Por causa de suas afinidades eletrônicas, não-metais tendem a formar ânions

Muitos óxidos não-metálicos são ácidos

CO2(G) + H2O(L) H2CO3(AQ)

CO2(G) + 2 NaOH(AQ) Na2CO3(AQ) + H2O(L)

Não-metais

Não têm brilho; várias cores

Sólidos são geralmente quebradiços; alguns são duros e outros macios.

Pobres condutores de calor e eletricidade

Tendem a formar ânions em soluções aquosas

Propriedades PeriódicasMetalóides

Propriedades intermediárias entre metais e não-metais

O silício parece metal, mas é quebradiço em vez de maleável e pior condutor de calor e eletricidade que os metais.

Propriedades PeriódicasMetais Alcalinos

São muito maleáveisExtremamente reativosExistem na natureza somente como compostos

Algumas propriedades dos metais alcalinosElemento Configuração

eletrônicaPonto de fusão (°C)

Densidade (g/cm3)

Lítio [He] 2s1 181 0,53

Sódio [Ne] 3s1 98 0,97

Potássio [Ar] 4s1 63 0,86

Rubídio [Kr] 5s1 39 1,53

Césio [Xe] 6s1 28 1,88

A - SódioB - Cálcio C - PotássioD - BárioE - LítioF - Cobre

Propriedades PeriódicasMetais alcalinos terrosos

São mais duros, mais densos e têm maior ponto de fusão do que os metais alcalinos

São menos reativos que os metais alcalinos e formam íons 2+

Propriedades dos metais alcalinos terrosos

Elemento Configuração eletrônica

Ponto de fusão (°C)

Densidade (g/cm3)

Berílio [He] 2s2 1.287 1,85

Magnésio [Ne] 3s2 650 1,74

Cálcio [Ar] 4s2 842 1,54

Estrôncio [Kr] 5s2 777 2,63

Bário [Xe] 6s2 727 3,51

Propriedades PeriódicasHidrogênio

É um não-metal que não pertence a nenhum grupo da Tabela Periódica

Pode ser metálico a pressões extremamente altas

Geralmente forma ligações covalentes ou ganha elétrons reagindo com metais ativos, formando o íon hidreto (H-).

Propriedades PeriódicasGrupo do Oxigênio

Algumas propriedades do grupo 6AElemento Configuração eletrônica Ponto de

fusão (°C)Densidade

Oxigênio [He] 2s22p4 -218 1,43 g/L

Enxofre [Ne] 3s23p4 115 1,96 g/cm3

Selênio [Ar] 3d104s24p4 221 4,82 g/cm3

Telúrio [Kr] 4d105s25p4 450 6,24 g/cm3

Polônio [Xe] 4f145d106s25p4 254 9,20 g/cm3

Oxigênio, enxofre e selênio são não-metais; telúrio é metalóide; polônio é metal

Oxigênio O2 e O3 ; íons O2-, O22- e O2

-

2 H2O2(AQ) 2 H2O(L) + O2(G) Garrafas com tampas especiais

Propriedades PeriódicasHalogênios e Gases Nobres

Algumas propriedades dos halogêniosElemento Configuração

eletrônicaPonto de fusão (°C)

Densidade

Flúor [He] 2s22p5 -220 1,69 g/L

Cloro [Ne] 3s23p5 -102 3,21 g/L

Bromo [Ar] 3d104s24p5 -7,3 3,12 g/cm3

Iodo [Kr] 4d105s25p5 114 4,93 g/cm3

XeF4

Todos Halogênios são não-metais existentes em moléculas diatômicas, como: F2

, Cl2 , Br2 , I2 . Com afinidades eletrônicas muito negativas

Gases nobres são todos monoatômicosPossuem configuração eletrônica muito estável quase não-reativosEram chamados de gases inertes, mas foi descoberto que não são

Propriedades PeriódicasReferências Bibliográficas

Quimica: A Ciência Central – Brown, LeMay, Bursten – 9ª edição

http://www.cg.iqm.unicamp.br/material/qi145/aula1-AnaFlavia.pdf

Google – Imagens (material ilustrativo)