Tabela periódica

© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - © 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - DidaDida

11

BEM-VINDOS AO REINO PERIÓDICO.

Esta é uma terra de fantasia,mas está mais próxima da realidade do que parece.Este é o reino dos elementos químicos,as substâncias a partir das quais tudo é tangível é feito.Não é um país muito grande pois consiste de um pouco mais de centenas de regiões,mas ainda assim é responsável por tudo que constitui nosso mundo.

ATKINS,P.W.1996

© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 2

A química como ciência fundamental para o desenvolvimento da

sociedade industrial:

De Lavoisier à tabela periódica.

© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - © 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - DidaDida

33

Pré – história Descoberta do

fogo.

Química: como tudo começou?Idade antiga

Domínio da prata, vidro e outros metais;

Conhecimento prático de algumas operações químicas.

Idade média Surge a

alquimia:

•Elixir da vida eterna;

•Pedra filosofal.

Idade moderna

Surge a química médica;

Química como ciência exacta.

Idade contemporân

ea Apareceram

grandes génios da química;

Tabela periódica.


Contribuição dos vários cientistas para a

construção da tabela periódica:

ANTOINE LAVOISIER

(1743-1794)

A.B.Chancourtois

( 1820-1886)

J.L.Meyer( 1830-1895)

Henry Moseley

J.W.Döbereiner (1780-1849)

J.A.R.Newlands

(1837-1898)

Dimitri Mendeleyev

(1834-1907)

Glenn Seaborg(1912 – 1999)


Sempre foi preocupação dos cientistas organizar os resultados obtidos experimentalmente de tal maneira que semelhanças, diferenças e tendências se tornassem mais evidentes. Isto facilitaria previsões a partir de conhecimentos anteriores.Um dos recursos mais usados em Química para atingir essa finalidade é a tabela periódica.


ANTOINE LAVOISIER

Ordenou e sistematizou um conjunto de observações e hipóteses que deu origem à química científica;

Publicou em 1789 o “Tratado elementar da química”;

Construiu uma tabela com 32 elementos;


As tríades de J. W. Dobereiner

Organizou os elementos por propriedades semelhantes em grupos de

três – “Tríades”;

Cloro, bromo e iodo:

a tríade da primeira tentativa.

A massa atómica do elemento central da “tríade” era a média das massa atómicas dos

outros dois elementos.© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 8

Johann W. Boebereiner (1829)Johann W. Boebereiner (1829)(O Primeiro Modelo de Tabela Periódica)(O Primeiro Modelo de Tabela Periódica)

► A massa atômica do elemento A massa atômica do elemento central da tríade era a média das central da tríade era a média das massas atômicas do primeiro e massas atômicas do primeiro e terceiro membro.terceiro membro.

► Muitos dos metais não podiam ser Muitos dos metais não podiam ser agrupados em tríades. agrupados em tríades.

► Os elementos cloro, bromo e iodo Os elementos cloro, bromo e iodo eram uma tríade, lítio, sódio e eram uma tríade, lítio, sódio e potássio formavam outra.potássio formavam outra.

Cálcio Estrôncio Bário 40 88 >>> (40 + 137)/2 = 88,5 137

1817 - Lei das tríades de Döbereiner


O parafuso telúrico de

A. Beguyen de Chancourtois Colocou os elementos químicos por ordem crescente

das suas massas atómicas, numa linha espiralada de quarenta e cinco graus traçada sobre a superfície

lateral de um cilindro;

Verificou que os elementos químicos com propriedades semelhantes se

situavam sobre a mesma geratriz do

cilindro; Limitações:• Mistura corpos simples e corpos compostos;• Representação gráfica é muito complicada;• Só é valido para elementos com número atómico inferior a 40.


As oitavas de Jonh Newlands Agrupou os elementos em sete grupos de

sete elementos, por ordem crescente das suas massas atómicas;

“ O oitavo elemento é uma espécie de repetição do primeiro, como a oitava nota de uma oitava de

uma música”

Dó 1 Hidrogénio

Dó 8 Flúor

Ré 2 Lítio Ré 9 Sódio

Mi 3 Berílio Mi 10 Magnésio

Fá 4 Boro Fá 11 Alumínio

Sol 5 Carbono Sol 12 Silício

Lá 6 Nitrogénio

Lá 13 Fosfato

Si 7 Oxigénio Si14 Enxofre Estabeleceu uma relação entre as propriedades dos elementos e a sua massa atómica. A este tipo de

repetição, com propriedades semelhantes chamou-se periodicidade, e é esta a origem do nome da “tabela

periódica”.© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 11

Limitações:• Em algumas colunas onde se encontram elementos com propriedades semelhantes, há elementos que não deveriam pertencer a essa coluna;

• O telúrio (Te) foi colocado antes do iodo, mas a sua massa atómica relativa é maior;


As curvas de Lothar Meyer Mentor do volume atómico;

Mostrou a relação entre os volumes

atómicos e as massas atómicas relativas –

curva de Meyer;

Não fez distinção entre elemento e corpo simples, pelo que:

• Não corrigiu as massas atómicas relativas;

• Não augurou as propriedades dos elementos que ocupariam os lugares vazios.


O PRINCÍPIO.....

Dos atuais 116 elementos químicos conhecidos,cerca de 60 já haviam sido isolados e estudados em 1869,quando o químico russo Dmitri Mendeleev se destacou na organização metódica desses elementos.


Classificação periódica de

Dimitri Mendeleyev

Colocou os elementos por ordem crescente das suas massa atómicas, distribuindo-os em 8 colunas verticais e 12 linhas

horizontais; Verificou que as propriedades variavam periodicamente à

medida que aumentava a sua massa atómica;

• Admitiu que o peso atómico de alguns

elementos não estava correcto;

• Deixou lugares vagos para os elementos que

ainda estavam por descobrir.


Lei periódica de Moseley Demonstrou que a carga do núcleo do

átomo é característica de um elemento químico;

Reordenou os elementos químicos por ordem crescente dos seus números atómicos;

Tabela Periódica

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra AcUnq

Unp

Unh

Uns

Uno

Une

Uun

Uuu

“Quando os elementos são agrupados em ordem crescente de numero atómico (Z), observa-se a repetição periódica de

varias propriedades.”© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 16

Com a descoberta de MOSELEY a tabela passou a ser organizada com a disposição dos elementos em ordem crescente de número atômico e assim foi enunciada a lei periódica dos elementos:

AS PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS SÃO FUNÇÕES PERÍÓDICAS DE SEUS NÚMEROS ATÔMICOS

H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca

Ordem crescente de Z


A série de actnídeos de

Glenn Seaborg

Descobriu todos os elementos transurânicos, do número atómico 94 até 102, tendo reconfigurando a

tabela periódica e colocado a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos.

Lantanídeos

Ce

Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb DyHo

Er Tm Yb Lu

ActnídeosTh

Pa U Np Pu AmCm

Bk Cf Es Fm Md No Lr


Tabela periódica atual

Atualmente, a tabela periódica esta ordenada em 7 filas horizontais – períodos ou séries – e 18 colunas verticais –

grupos ou famílias.© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 19

As modificações mais recentesAs modificações mais recentesda Tabela Periódicada Tabela Periódica

► O sistema de numeração dos grupos são recomendados pela O sistema de numeração dos grupos são recomendados pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC).

► A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 à 18, sendo A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 à 18, sendo o grupo 1, o dos metais alcalinos e o 18, o dos gases nobres.o grupo 1, o dos metais alcalinos e o 18, o dos gases nobres.


O princípio de construção da tabela periódica atual está baseado em que as semelhanças nas propriedades químicas dos elementos são justificadas pelas semelhanças de suas eletrosferas.


Família (ou grupo)

1º período (ou série)







Série dos Lantanídeos

Série dos Actinídeos

Num grupo,(famílias),os elementos apresentam propriedades químicas semelhantes.

À medida que percorremos um período, as propriedades físicas variam regularmente, uniformemente.


Configuração eletrônica:

Períodos: horizontal indica o nº de níveis eletrônicoGrupos/Famílias:Veltical:1,2,13,14,15,16,17,18 nº de elétrons no último nívelHélio só tem 2 elétrons.


Organização da Tabela PeriódicaFamílias ou grupos

A tabela atual é constituída por 18 famílias. Cada uma delas agrupa elementos com propriedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na camada de valência.

12s13s

Família IA = todos os elementos apresentam

1 elétron na camada de valência.

62p22s21s11Na

21s3Li


Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famílias ou grupos. A mais comum é indicar cada família por um algarismo romano, seguido de letras A e B, por exemplo, IA, IIA, VB. Essas letras A e B indicam a posição do elétron mais energético nos subníveis.

No final da década passada, a IUPAC propôs outra maneira: as famílias seriam indicadas por algarismos arábicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B.


Os elementos que constituem essas famílias são denominados elementos representativos, e seus elétrons mais energéticos estão situados em subníveis s ou p.

Nas famílias A, o número da família indica a quantidade de elétrons na camada de valência . Elas recebem ainda nomes característicos.

Família Família ou ou

grupogrupo

Nº de Nº de elétronselétrons

na camadana camada de de

valênciavalência

Distribuição Distribuição eletrônica da eletrônica da camada de camada de

valênciavalênciaNomeNome

IAIA 11 ns¹ns¹ Metais alcalinosMetais alcalinos

IIAIIA 22ns²ns² Metais alcalinos Metais alcalinos

terrososterrosos

IIIAIIIA 33 ns² np¹ns² np¹ Família do boroFamília do boro

IVAIVA 44 ns² np²ns² np² Família do Família do carbonocarbono

VAVA 55 ns² np³ns² np³ Família do Família do nitrogênionitrogênio

VIAVIA 66 ns² np4ns² np4 CalcogêniosCalcogênios

VIIAVIIA 77 ns² np5ns² np5 HalogêniosHalogênios

VIIIA VIIIA ou ou OO

88ns² np6ns² np6 Gases nobresGases nobres


Localização dos elementos nas Famílias BOs elementos dessas famílias são denominados genericamente elementos de transição.

Uma parte deles ocupa o bloco central da tabela periódica, de IIIB até IIB (10 colunas), e apresenta seu elétron mais energético em subníveis d.

IIIBIIIB IVBIVB VBVB VIBVIB VIIBVIIB VIIIB VIIIB IBIB IIBIIB

1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 8d 9d 10d

Exemplo: Ferro (Fe) / Z = 26

1s²2s²2p63s²3p64s²3d6

Período: 4º

Família: 8B© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 29

A distribuição eletrônica do átomo de um dado elemento químico permite que determinemos sua localização na tabela.

Localização dos elementos nas Famílias A

Exemplo: Sódio(Na) Z = 11

1s²2s²2p63s¹

Período: 3º

Família: 1A

Metais Alcalinos © 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 30

sd

p

f

O esquema abaixo mostra o subnível ocupado pelo elétron mais energético dos elementos da tabela periódica.


APLICAÇÕES


Apresentam brilho quando polidos; Sob temperatura ambiente, apresentam-se no estado sólido, a única exceção é o mercúrio, um metal líquido; São bons condutores de calor e eletricidade; São resistentes maleáveis e dúcteis


Correspondem a 4,16% da crosta terrestre, sendo cálcio e magnésio os mais abundantes;

O rádio é raro e muito instável (radioativo);

Por serem muito reativos não se encontram isolados, mas combinados, principalmente na forma de silicatos, carbonatos e sulfatos;

Ex: O magnésio é facilmente moldável e é utilizado na fabricação de ligas metálicas;


Existem nos estados sólidos (iodo, enxofre, fósforo, carbono) e gasoso (nitrogênio, oxigênio, flúor); a exceção é o bromo, um não-metal líquido; não apresentam brilho, são exceções o iodo e o carbono sob a forma de diamante; não conduzem bem o calor a eletricidade, com exceção do carbono sob a forma de grafite;

Geralmente possuem mais de 4 elétrons na última camada eletrônica, o que lhes dá tendência a ganhar elétrons, transformando-se em íons negativos (ânions)


Elementos químicos que dificilmente se combinam com outros elementos – hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio. Possuem a última camada eletrônica completa, ou seja, 8 elétrons. A única exceção é o hélio, que possui uma única camada, a camada K, que está completa com 2 elétrons.


Apresenta propriedades muito particulares e muito diferentes em relação aos outros elementos.

Por exemplo, tem apenas 1 elétron na camada K (sua única camada) quando todos os outros elementos têm 2.


METAISMETAIS NÃO-METAISNÃO-METAIS

Geralmente sólidos à Geralmente sólidos à temperatura ambiente.temperatura ambiente.

Podem ser sólidos, líquidos ou Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.gasosos.

Brilho característico.Brilho característico. Não apresentam brilho Não apresentam brilho característico.característico.

Bons condutores de calor e Bons condutores de calor e eletricidade.eletricidade.

Maus condutores de calor e Maus condutores de calor e eletricidade.eletricidade.

Maleáveis e dúcteis.Maleáveis e dúcteis. Não são maleáveis e nem Não são maleáveis e nem dúcteis.dúcteis.

Formam geralmente cátions.Formam geralmente cátions. Formam geralmente ânions.Formam geralmente ânions.

Maleabilidade capacidade de ser transformado em lâminas.Ductibilidade capacidade de ser estirado em fios.

Alguns elementos apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais, recebendo o nome de semi-metais ou metalóides. © 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 39

APLICAÇÕES DE ALGUNS ELEMENTOS:

Lantânioedra para isqueiro;

Zircôniorevestimento para metais;

Ítriofiltro para radar, lente para câmera fotográfica ;

Titânioino para fratura;

Manganês trilho,cofre;

Cobaltoâmina de barbear, imã permanente;

Níquelmoeda;talheres,ouro branco;

Cádmio parafusos,proteção anti-corrosiva;

Potássioadubo químico;

Gáliotela de televisão;

Bromogás lacrimogêneo,anti-chamas,papel fotográfico, filme fotográfico;


Elementos essenciais à vidaOs organismos vivos, como qualquer matéria presente na terra ,são formados por átomos de ocorrência natural.

Dos 90 elementos naturais,apenas 25 são essenciais nos organismos vivos e desses 25,somente 4 (C,H,O,N) perfazem 99,3% de todos os átomos de nosso corpo. EnxofreEnxofre SS

hidrogêniohidrogênio HH

CálcioCálcio CaCa

CarbonoCarbono CC

CloroCloro ClCl

CromoCromo CrCr

FlúorFlúor FF

IodoIodo II

Sódio Sódio NaNa

ZincoZinco ZnZn© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 41

FAMÍLIAFAMÍLIA NOMENOME CONFIGURAÇÃO CONFIGURAÇÃO DA ÚLTIMA DA ÚLTIMA

CAMADACAMADA

COMPONENTESCOMPONENTES

1 A1 A METAIS METAIS ALCALINOSALCALINOS

nsns Li, Na, K, Rb, Cs, Li, Na, K, Rb, Cs, FrFr

2 A2 A METAIS ALCALINOS- METAIS ALCALINOS- TERROSOSTERROSOS

ns²ns² Be, Mg, Ca, Sr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, RaBa, Ra

3 A3 A FAMÍLIA DO BOROFAMÍLIA DO BORO ns² npns² np B, Al, Ga, In, TlB, Al, Ga, In, Tl

4 A4 A FAMÍLIA DO FAMÍLIA DO CARBONOCARBONO

ns² np²ns² np² C, Si, Ge, Sn, PbC, Si, Ge, Sn, Pb

5 A5 A FAMÍLIA DO FAMÍLIA DO NITROGÊNIONITROGÊNIO

ns² np³ns² np³ N, P, As, Sb, BiN, P, As, Sb, Bi

6 A6 A CALCOGÊNIOSCALCOGÊNIOS ns² npns² np O, S, Se, Te, PoO, S, Se, Te, Po

7 A7 A HALOGÊNIOSHALOGÊNIOS ns² npns² np F, Cl, Br, I, AtF, Cl, Br, I, At

8 A8 A GASES NOBRESGASES NOBRES ns² npns² np He, Ne, Ar, Kr, Xe, He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnRn

1

1

4

5

6© 2012 Antônio Egídio Martins de Souza - Dida 42

A tabela periódica dos elementos


PROPRIEDADES PROPRIEDADES PERIÓDICASPERIÓDICAS

►São aquelas que, São aquelas que, à medida que o à medida que o número atômico aumentanúmero atômico aumenta, , assumem assumem valores crescentes ou valores crescentes ou decrescentes em cada períododecrescentes em cada período, ou , ou seja, repetem-se periodicamente. seja, repetem-se periodicamente.


RAIO ATÔMICORAIO ATÔMICO

ENERGIA DE IONIZAÇÃOENERGIA DE IONIZAÇÃO

AFINIDADE ELETRÔNICAAFINIDADE ELETRÔNICA

ELETRONEGATIVIDADEELETRONEGATIVIDADE

ELETROPOSITIVIDADEELETROPOSITIVIDADE

REATIVIDADEREATIVIDADE

PROPRIEDADES FÍSICASPROPRIEDADES FÍSICAS


RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO ÁTOMOÁTOMO

►É a distância que vai do núcleo do átomo É a distância que vai do núcleo do átomo até o seu elétron mais externo.até o seu elétron mais externo.


Exemplos:Exemplos:


Para comparar o tamanho dos átomos, Para comparar o tamanho dos átomos, devemos levar em conta devemos levar em conta dois fatoresdois fatores::

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

Caso os átomos comparados apresentem o Caso os átomos comparados apresentem o mesmo número de níveis (camadas), mesmo número de níveis (camadas), devemos usar outro critério.devemos usar outro critério.

2.2. Número de prótons:Número de prótons: o átomo que o átomo que apresenta maior número de prótons exerce apresenta maior número de prótons exerce uma maior atração sobre seus elétrons, o uma maior atração sobre seus elétrons, o que ocasiona uma redução no seu tamanho.que ocasiona uma redução no seu tamanho.


HeHeHHLiLiNaNaKKRbRbCsCsFrFr



ENERGIA (OU ENERGIA (OU POTENCIAL) DE POTENCIAL) DE

IONIZAÇÃOIONIZAÇÃOÉ a É a energia necessária para energia necessária para remover um ou mais elétrons de remover um ou mais elétrons de um átomoum átomo isolado no estado gasoso. isolado no estado gasoso.

X X (g) (g) + Energia → X+ Energia → X++(g) (g)

+ e+ e--


Quanto maior o tamanho do átomo, Quanto maior o tamanho do átomo, menor será a energia de ionização.menor será a energia de ionização.

HeHe NeNe ArAr KrKr XeXe RnRn

HH

FrFr


Exemplo:Exemplo:

►Mg Mg (g)(g) + 7,6 eV + 7,6 eV → Mg→ Mg++ + 1 e + 1 e-- (1ª EI) (1ª EI)

►MgMg++ (g)(g) + 14,9 eV + 14,9 eV → Mg→ Mg2+2+ + 1 e + 1 e-- (2ª EI) (2ª EI)

►MgMg2+2+(g)(g) + 79,7 eV + 79,7 eV → Mg→ Mg3+3+ + 1 e + 1 e-- (3ª EI) (3ª EI)

►Assim: EIAssim: EI11< EI< EI2 2 < EI< EI3 3 < …..< …..


ENERGIA DE IONIZAÇÃOENERGIA DE IONIZAÇÃO


AFINIDADE ELETRÔNICA OU AFINIDADE ELETRÔNICA OU ELETROAFINIDADEELETROAFINIDADE

►É a É a energia liberadaenergia liberada quando um quando um átomo isolado, no estado átomo isolado, no estado gasosogasoso,“captura” um elétron.,“captura” um elétron.

X X (g) (g) + e+ e-- → X → X--(g) (g) + +

EnergiaEnergia


HH

FrFr

AFINIDADE ELETRÔNICAAFINIDADE ELETRÔNICA

FF



A A força de atraçãoforça de atração exercida sobre exercida sobre os elétrons os elétrons de uma ligação.de uma ligação.


B CB C N ON O FF ClCl BrBr II

HH

FrFr



ELETROPOSITIVIDADE ELETROPOSITIVIDADE

►CARÁTER METÁLICO:CARÁTER METÁLICO: Propriedade Propriedade periódica associada à periódica associada à reatividade química.reatividade química.


ELETROPOSITIVIDADE ELETROPOSITIVIDADE

FrFr


PROPRIEDADES FÍSICAS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ELEMENTOSDOS ELEMENTOS


DENSIDADEDENSIDADE

►É relação entre a É relação entre a massamassa e o e o volumevolume de uma amostrade uma amostra

D =Massa (g)

Volume (cm3)


Os Os

Ósmio (Os) é o elemento mais denso (22,57 g/cm3)


ALGUNS VALORES:ALGUNS VALORES:

►ddNaNa= 0,97 g/cm= 0,97 g/cm3 3

►ddMgMg = 1,74 g/cm = 1,74 g/cm3 3

►ddHgHg = 13,53 g/cm = 13,53 g/cm3 3

►ddOsOs= 22, 57 g/cm= 22, 57 g/cm3 3


Observação:Observação:

►Metais leves ( d Metais leves ( d < 5 g/cm< 5 g/cm3 3 ):):

Mg, Al, Na, K, Sr, Ba …Mg, Al, Na, K, Sr, Ba …

►Metais pesados (d > 5 g/cmMetais pesados (d > 5 g/cm3 3 ):):

Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ag, Pt, Pb, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ag, Pt, Pb, Au, Hg, OsAu, Hg, Os


TEMPERATURA DE FUSÃO (TF) E TEMPERATURA DE FUSÃO (TF) E TEMPERATURA DE EBULIÇÃO (TE)TEMPERATURA DE EBULIÇÃO (TE)

►TF :TF : temperatura na qual uma temperatura na qual uma substância passa do estado sólido substância passa do estado sólido para o estado líquido. para o estado líquido.

►TE:TE: temperatura na qual uma temperatura na qual uma substância passa do estado líquido substância passa do estado líquido para o estado gasoso. para o estado gasoso.


Tabela periódica

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