TABELA PERIÓDICA E PROPRIEDADES PERIÓDICAS DOS ELEMENTOS

Profª Deborah S. Petroni

TABELA PERIÓDICA ATUAL A tabela periódica atual é organizada em ordem crescente de número atômico, apresentando sete linhas (períodos) e dezoito colunas (grupos ou famílias).

GRUPOS OU FAMÍLIAS Os elementos de uma mesma família apresentam propriedades químicas semelhantes, ou seja, possuem a mesma configuração eletrônica na última camada. Atualmente, a representação das famílias, de acordo com a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) é feita com algarismos arábicos de 1 a 18. Contudo, ainda é bastante comum a representação com algarismos romanos seguidos das letras A e B. Os elementos das famílias: IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA e zero são classificados como elementos representativos, pois possuem maiores aplicações na Química. Essas famílias também têm nomes especiais, veja:

IA ou grupo 1: metais alcalinosIIA ou grupo 2: metais alcalino-terrososIIIA ou grupo 13: família do boroIVA ou grupo 14: família do carbonoVA ou grupo 15: família do nitrogênioVIA ou grupo 16: calcogêniosVIIA ou grupo 17: halogêniosZero ou grupo 18: gases nobres

Nas famílias A, o número da família indica a quantidade de elétrons na ultima camada energética camada de (camada de valência).

Os elementos da família dos gases nobres (zero), com exceção do elemento hélio, apresentam oito elétrons na última camada e são considerados estáveis (pouco reativos).

Os elementos representativos possuem o elétron mais energético localizado nos subníveis s ou p.

Os elementos das famílias B, que compreendem os grupos 3 a 12, são chamados de elementos de transição.

Os lantanídeos e os actinídeos, localizados nas duas fileiras abaixo da tabela periódica, são conhecidos como elementos de transição interna. Os elementos de transição apresentam o elétron mais energético localizados nos subníveis d ou f.

Observação: O hidrogênio está localizado na família 1A, somente porque possui um elétron na última camada. Na verdade, ele não é um metal alcalino, pois possui propriedades químicas diferentes dos demais elementos dessa família.

ELEMENTOS NATURAIS E ARTIFICIAIS

Na tabela periódica, existem elementos encontrados na natureza (naturais) e elementos produzidos em laboratório (artificiais). Ao todo já foram catalogados 115 elementos químicos, sendo 88 naturais e 27 artificiais. Os elementos artificiais dividem-se em dois grupos:

Cisurânicos: Possuem número atômico menor do que 92 (número do urânio); são quatro: tecnécio (Tc), astato (At), frâncio (Fr) e promécio (Pm). Transurânicos: Possuem número atômico maior que 92 (urânio). Os outros 23 elementos não citados.

PERÍODOS

Existem sete períodos na tabela periódica. Os períodos, linhas horizontais, indicam a quantidade de camadas ou níveis de energia na configuração eletrônica dos elementos. Assim, se o potássio (K) localiza-se no quarto período, com certeza ele possui quatro camadas de energia (K L M N).

Observe a distribuição por subníveis, sabendo que Z = 19:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS Metais: São elementos sólidos nas condições ambientes, com exceção do mercúrio (Hg), que é liquido, e conduzem muito bem eletricidade e calor. Eles têm tendência a formar cátions em ligações iônicas, além de formarem fios (são dúcteis) e lâminas (são maleáveis). Ametais ou não-metais: Ao contrário dos metais, os ametais são maus condutores de energia e calor. Eles têm tendência a formar ânions em ligações iônicas. Onze (11) ametais formam substâncias simples gasosas (hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, flúor, cloro e os gases nobres), o bromo forma uma substância simples líquida e os outros formam substância sólidas. Excluindo os gases nobres os demais ametais citados formam moléculas diatômicas, ou seja, formadas por dois (2) átomos (H2; N2; O2; O3 conhecido como ozônio; F2; Cl2).O carbono na forma de grafite, apesar de ser um ametal, conduz bem a eletricidade e o calor.

Semimetais: Os semimetais formam substâncias simples e apresentam propriedades intermediárias entre os metais e ametais.

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA E POSIÇÃO NA TABELA PERIÓDICA

Conhecendo-se o número atômico do elemento, pode-se determinar a sua posição na tabela periódica, isto é, seu período e seu grupo ou família.

Siga as orientações:

Faça a distribuição eletrônica por subníveis de energia do elemento, o número de camadas eletrônicas indica o período (linha horizontal) do elemento, lembre-se que equivale ao maior número quântico principal da distribuição, mesmo na ordem energética.

Os elementos do subgrupo A, 1B (11) e 2B (12), possuem na camada de valência um número de elétrons igual ao número do grupo. São chamados elementos representativos.

Os elementos da coluna zero (gases nobres) apresentam todos os subníveis completos. Possuem 8 elétrons na camada de valência (última camada ou camada mais externa), exceto o Hélio (He) que apresenta 2 elétrons.

DICAS PARA IDENTIFICAR OS NÚMEROS ATUAIS DAS COLUNAS

Faça a distribuição eletrônica por subníveis do elemento e observe o subnível mais energético, isto é, o último que foi “usado”.

Teremos:

Quando terminar pelo subnível s, a quantidade de elétrons no subnível indica o número da coluna.

1s2 2s2 2p6 3s1 Há apenas 1 elétron então estará na coluna de número 1.

Quando terminar pelo subnível p, o resultado da soma da quantidade de elétrons no subnível com o valor 12 (doze), indica o número da coluna.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d10 4p4 Há 4 elétrons. Teremos 4 + 12 = 16.

O elemento estará localizado na coluna de número 16 (antiga VI A).

Quando terminar pelo subnível d, o resultado da soma da quantidade de elétrons no subnível com o valor 2 (dois), indica o número da coluna.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 Há 3 elétrons. Teremos 3 + 2 = 5.

O elemento estará localizado na coluna de número 5 (antiga V B). Como o elemento apresenta um subnível incompleto (3d3), no caso, subnível d, é classificado como elemento de transição externa.

Quando terminar pelo subnível 4f incompleto pertencerá sempre ao 6º período e coluna 3 (ou IIIB), é classificado como lantanídio.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2

4f » incompleto: Lantanídio, coluna 3 e 6º período.

O elemento estará localizado na coluna de número 3 (antiga III B). Como o elemento apresenta um subnível incompleto (4f2), no caso, subnível f, é classificado como elemento de transição interna.

Quando terminar pelo subnível 5f incompleto pertencerá sempre ao 7º período e coluna 3 (ou IIIB), é classificado como actinídio.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f3

5f » incompleto: Actinídio, coluna 3 e 7º período.

O elemento estará localizado na coluna de número 3(antiga III B). Como o elemento apresenta um subnível incompleto (5f3), no caso, subnível f, é classificado como elemento de transição interna.

PROPRIEDADES PERIÓDICAS DOS ELEMENTOS

São aquelas cujos valores numéricos crescem ou decrescem em função do número atômico crescente.

Vejamos as principais propriedades periódicas:

1) Raio atômico

É uma característica difícil de ser determinada. Usaremos aqui, de maneira geral, dois fatores:

Número de níveis (camadas): quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo.

Se os átomos comparados tiverem o mesmo número de níveis (camadas), usaremos:

Números de prótons ( número atômico Z ): o átomo que apresentar o maior número de prótons exerce uma maior atração sobre os seus elétrons, o que ocasiona uma diminuição do seu tamanho (atração núcleo-elétron).

Raio iônico para íons isoeletrônicos (iguais números de elétrons), o de menor número atômico será o maior, pois apresenta menor atração entre o núcleo e os elétrons.

8O2- > 9F1- > 11Na1+ > 12Mg2+

2) Energia ou Potencial de Ionização

É a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. A remoção do primeiro elétron, que é o mais afastado do núcleo, requer uma quantidade de energia denominada primeira energia de ionização (1ª E.I.) e assim sucessivamente. De maneira geral podemos relacionar a energia de ionização com o tamanho do átomo, pois quanto maior for o raio atômico, mais fácil será remover o elétron mais afastado (ou externo), visto que a força de atração núcleo-elétron será menor.

Generalizando: QUANTO MAIOR O TAMANHO DO ÁTOMO, MENOR SERÁ A PRIMEIRA ENERGIA DE IONIZAÇÃO.

3) Afinidade eletrônica ou eletroafinidade

É a energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso, "captura" um elétron.

Quanto menor o tamanho do átomo, maior será sua afinidade eletrônica.

Essa propriedade não é definida para os gases nobres.

4) Eletronegatividade

É a forca de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação.

A eletronegatividade dos elementos não é uma grandeza absoluta, mas, sim, relativa. Ao estudá-la, na verdade estamos comparando estamos a força de atração exercida pelos átomos sobre os elétrons de uma ligação. Essa força de atração tem uma relação com o RAIO ATÔMICO.

Quanto menor o tamanho de um átomo, maior será a força de atração, pois a distância núcleo-elétron da ligação é menor. Também não é definida para os gases nobres.

5) Eletropositividade ou caráter metálico

Eletropositividade é a capacidade de um átomo perder elétrons, originando cátions.

Os metais apresentam elevadas eletropositividades, pois uma de suas características é a grande capacidade de perder elétrons.

Entre o tamanho do átomo e sua eletropositividade, há uma relação genérica, uma vez que quanto maior o tamanho do átomo, menor a atração núcleo-elétron e, portanto, maior a sua facilidade em perder elétrons. Também não está definida para os gases nobres.

6) Reatividade

A reatividade de um elemento químico está associada à sua maior ou menor facilidade em ganhar ou perder elétrons.

Assim, os elementos mais reativos serão tantos os metais que perdem elétrons com maior facilidade, quanto os ametais que ganham elétrons com maior facilidade.

Pela figura podemos observar que:a) entre os metais, o mais reativo é o frâncio (Fr)b) entre os ametais, o mais reativo é o flúor (F).

7) Densidade (propriedade física do elemento)

Num período: A densidade cresce das extremidades para o centro

Numa família:A densidade cresce de cima para baixo.

Esquematicamente, podemos representar por:

Assim, os elementos de maior densidade estão situados na parte central e inferior da tabela.

8) Ponto de fusão (PF) e Ponto de ebulição (PE)

PONTO DE FUSÃO - É temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido.PONTO DE EBULIÇÃO - É temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso.

Na família IA (alcalinos) e na família IIA (alcalinos terrosos), IIB, 3A, 4A, os elementos de maior ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE) estão situados na parte superior da tabela. De modo inverso, nas demais famílias, os elementos com maiores PF e PE estão situados na parte inferior.

Nos períodos, de maneira geral, os PF e PE crescem da extremidades para o centro da tabela. Esquematicamente podemos representar por:

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO (transcreva os enunciados no caderno e resolva-os)

1) Faça a distribuição eletrônica, localize na tabela (família e período).a) A (Z = 12) b) D (Z = 19) c) W (Z = 18)2) Analisando os elementos abaixo em sua tabela periódica, responda as perguntas. Elementos: He; C; Na; Mg; Cl; K; Co; Ge; Br e Fr.a)Qual é o símbolo atômico de cada elemento acima?b)Entre os elementos apresentados, qual o de maior tamanho? c) Entre os elementos Sódio, Magnésio, Potássio, Cobalto, qual o de maior ponto de fusão?d)Entre os elementos representados no quarto período, qual o de maior ponto de fusão?e) Entre os elementos apresentados na família 14 (4A), qual apresenta maior ponto de ebulição?f) Entre os elementos representados, qual o mais denso?g) Entre os elementos representados no quarto período, qual o de maior energia de ionização?h) Dentre os elementos que estão na família 1 (1A), qual deles gastaria menos energia para retirar o primeiro elétron?g) Entre os elementos representados no terceiro período, qual o de maior afinidade eletrônica?h) Dos elementos acima apresentados na famílias dos alcalinos, qual o de maior densidade?