Tabela Periódica e Propriedades

Tabela peridica e propriedades dos elementos

Prof. Cristiano Pontes Nobre

Universidade Catlica de Petrpolis

Centro de Engenharia Ciclo Bsico Qumica Tecnolgica

1 semestre 2015

Objetivos de aprendizagem

Qumica Geral - 2014 - 1 semestre2

Ao final, o aluno dever ser capaz de: Conceituar elementos, compostos e misturas; Conceituas Teorias atmicas; Conceituar massa atmica; Compreender a tabela peridica;

Elementos, compostos e misturas


Elementos Substncias que no podem ser decompostas em outras mais simples atravs de reaes qumicas. Constituem a forma mais simples da matria.

Smbolo qumico Representao dos elementos 1 letra sempre maiscula Exemplo: sdio (Na, natrium), Potssio (K, kalium), Cobre (Cu, cuprum), ouro (Au, aurum), mercrio (Hg,

hydrargyrum), antimnio (Sb, stibium), estanho (Sn, stannum), chumbo (Pb, plumbum), tungstnio (W, wolfram), molibdnio (Mo, molybdenum), prata (Ag, argentum), enxofre, (S, sulfur), etc.



Compostos Combinao de elementos, originados a partir das reaes qumicas, em propores definidas. Ou seja, uma substncia constituda a partir de dois ou mais elementos diferentes, na qual estes elementos esto

sempre combinados na mesma proporo constante de massas. Exemplo: na decomposio da gua (H2O), a massa de oxignio ser sempre oito vezes a massa resultante de hidrognio.

Misturas Elementos e compostos so substncias puras, pois apresentam composio constante. As misturas podem ter composio variada.



Homogneas: chamada de soluo e possui propriedades uniformes em seu todo. Apresenta apenas uma nica fase.

Sofrem mudana de fase!

Heterogneas: Mistura com propriedades distintas em funo dos seus constituintes. Pode apresentar diversas fases.



Relaes entre os elementos, compostos e misturas



Mtodos de separao Processo fsico: processo que no altera as caractersticas qumicas dos componentes.

Exemplo: destilao

Cromatografia: faz uso das diferentes tendncias que as substncias tm de ser adsorvidas na superfcie de

certos slidos.

Cromatografia de camada fina (CCF): uma soluo contendo uma mistura gotejada prxima extremidade de uma placa

de vidro coberta com slica gel ou alumina.



Exemplo de CCF

Leis de conservao da massa e das propores definidas


Lei de conservao da massa: Estabelece que nenhuma quantidade de massa criada ou destruda em uma reao qumica.

Lavoisier (1789), em seu trabalho Trait Elmentaire de Chemie.

Exemplo Reao de combusto

Leis de conservao da massa e das propores definidas


Lei das propores definidas: Tambm chamada de lei da composio definida.

Estabelece que, em uma substncia qumica pura, os elementos esto sempre presentes em propores em

propores mssicas definidas.

Exemplo:

Na H2O, a razo da massa de H/O sempre 1/8, independente da origem da gua. Logo, ao se decompor 9,0 g de gua,

obtm-se sempre 1,0 g de H e 8,0 g de oxignio.

Teoria atmica: evoluo


Teoria atmica:


Leucipo de Mileto e Demcrito de Abdera. Especulao filosfica, sem experimentao. Leucipo: a matria pode ser dividida em partculas cada vez menores. Demcrito: menor partcula da matria o tomo! A matria no contnua, mas formada por minsculas partculas indivisveis tomos. Ideia combatida por Aristteles e Plato (defendiam o conceito de matria contnua, formada por quatro elementos: fogo,

terra, gua e ar). Caiu no ostracismo at a Renascena.

Teoria atmica:


Pierri Cassendi (1650) Filsofo francs, que retomou a ideia de Leucipo e Demcrito durante a Renascena. Surgiu uma nova maneira de se fazer cincia, pela qual se buscava a verdade e a compreenso dos fenmenos da

natureza.

Teoria atmica:


John Dalton (1808) A partir de observaes experimentais sobre gases e reaes qumicas, props a primeira ideia cientfica do tomo. Se os tomos existem, ento devem ter certas propriedades para que sua existncia seja compatvel com as leis de

conservao de massa e de propores definidas. A matria constituda por pequenas partculas denominadas tomos; Os tomos so indestrutveis. Em reaes qumicas, os tomos mudam suas posies relativas, mas permanecem intactos. As massas e outras propriedades dos tomos de elementos diferentes so diferentes. Quando tomos de elementos diferentes combinam-se para formar compostos, so formadas novas partculas mais complexas. Em um

dado composto, no entanto, os tomos constituintes esto sempre presentes em quantidades com a mesma razo numrica.

Teoria atmica:


Joseph John Thomson (1897) Pesquisa com raios catdicos: feixe de partculas carregadas com energia eltrica negativa eltrons! Por meio de campos magntico e eltrico pde-se determinar a relao carga/massa do eltron. Consequentemente, concluiu-se que os eltrons (raios catdicos) deveriam ser constituintes de todo tipo de matria pois

observou que a relao carga/massa do eltron era a mesma para qualquer gs empregado. O gs era usado no interior de tubos de vidro rarefeitos denominadas Ampola de Crookes, nos quais se realizavam descargas eltricas sob diferentes campos eltricos e magnticos.

Atravs de suas experincias, Thomson concluiu que a matria era formada por um modelo atmico diferente do modelo atmico de Dalton: uma esfera de carga positiva continha corpsculos (eltrons) de carga negativa distribudos uniformemente semelhana de um pudim de passas.

Teoria atmica:


Ernest Rutherford (1908) Ao bombardear uma placa de ouro delgada com partculas alfa (positivas), verificou que a maioria das partculas

atravessavam a placa, mas outras sofriam desvios em sua trajetria. Criou um modelo atmico no qual quaisquer tomos so estruturas praticamente vazias e no esferas macias; numa

pequena parte do interior estaria a regio com carga positiva e na parte exterior, circulariam os eltrons. Conhecido como modelo planetrio.

Teoria atmica:


Niels Henrik David Bohr (1920) A teoria orbital de Rutherford encontrou uma dificuldade terica resolvida por Niels Bohr: no momento em que

temos uma carga eltrica negativa composta pelos eltrons girando ao redor de um ncleo de carga positiva, este movimento gera uma perda de energia devido a emisso de radiao constante. Num dado momento, os eltrons deveriam se aproximar do ncleo num movimento em espiral at cair sobre ele.

Em 1920, desenvolveu um modelo atmico que unificava a teoria atmica de Rutherford e a teoria da mecnica quntica de Max Planck.

Sua teoria consistia que ao girar em torno de um ncleo central, os eltrons deveriam girar em rbitas especficas com nveis energticos bem definidos e que poderia haver a emisso ou absoro de pacotes discretos de energia, chamados de quanta, ao mudar de rbita. Realizando estudos nos elementos qumicos com mais de dois eltrons, concluiu que se tratava de uma organizao bem definida em camadas. Descobriu ainda que as propriedades qumicas dos elementos eram determinadas pela camada mais externa.

Teoria atmica:


Louis Victor De Broglie, Erwin Schrdinger e Werner Heisenberg (1925) De Broglie: sugeriu que todo corpsculo atmico pode se comportar como uma onda e como partcula (Princpio da

Dualidade). Heisenberg: no possvel determinar a posio e a velocidade de um eltron, simultaneamente, num mesmo instante

(Princpio da Incerteza). Schrdinger: devido impossibilidade de calcular a posio exata de um eltron na eletrosfera, desenvolveu uma

equao de ondas que permitia determinar a probabilidade de encontrarmos o eltron numa dada regio do espao. Logo, h a regio onde mxima a probabilidade de se encontrar o eltron orbital.

Teoria atmica:


Evoluo do modelo atmico:

Teoria atmica:


Modelo de James Chadwick (1932) Na verdade, isolou o nutron, cuja existncia era prevista pelo modelo de Rutherford.

tomo: constitudo por um ncleo e uma eletrosfera. Ncleo: prtons e nutrons.

Eletrosfera: eltrons.

Modelos atmicos sero vistos com maiores detalhes na aula #7 (Estrutura eletrnica dos tomos)

Lei das propores mltiplas


Surgiu a partir da teoria de Dalton. Sempre que dois elementos do origem a mais de um composto, a razo entre as diferentes massas de um elemento, que

se combinam com a mesma massa do outro, dada por nmeros inteiros e pequenos.

Exemplo: S e O podem formar SO2 e SO3.

Composto Massa da amostra Massa de enxofre Massa de oxignio

Dixido de enxofre 2,00g 1,00g 1,00g

Trixido de enxofre 2,50g 1,00 1,50g

Smbolos, frmulas e equaes


Cada elemento est associado a um smbolo Elementos podem formar molculas diatmicas (juno de dois tomos). Podem ser representados por frmulas qumicas. Nas frmulas, cada elemento identificado por seu smbolo qumica, e a quantidade de cada tomo

indicada em subscrito:

O2, H2, CO, H3COOH, O3, CHCl3, CuSO4.5H2O, etc. Hidratos:

Substncias cujos cristais contm molculas de gua em propores fixas. CaSO4.2H2O

Smbolos, frmulas e equaes


Hidratos O aquecimento remove a gua adsorvida na superfcie do cristal: desidratao. Isso pode levar mudana de alteraes

de cor.

CuSO4.5H2O CuSO4 Cristais azuis cristais brancos

T

Equao qumica e coeficientes


Contagem de elementos na frmula:

CoCl3.6H2O. Quantos elementos?

A equao qumica descreve o que acontece quando ocorre uma reao qumica. Zn + S ZnS

Representada por reagentes e produtos. Reagentes: esquerda; substncias que existem antes da reao.

Produtos: direita; substncias que existem aps a reao.

A seta significa reagem dando origem a

Equao qumica e coeficientes


Coeficientes: Nmeros na frente das frmulas qumicas So necessrios para que a equao qumica esteja de acordo com a lei de conservao de massas. Se isso ocorre, a

equao est balanceada. Exemplos:

2H2 + O2 2H2O

2CH4H10 + 13 O2 8CO2 + 10H2O

Massas atmicas ( ou pesos atmicos)


Um dos conceitos mais teis da teoria atmica de Dalton As massas dos tomos individuais so pequenas para permitir a mediao direta com o uso de balanas.

Pode-se, no entanto, determinar as massas relativas dos tomos de elementos dados, desde que seja conhecida a frmula de um composto contendo estes elementos.

Exemplo: H + F HF reao 1:1 A decomposio de uma amostra de HF mostra que a massa do F 19 vezes maior que a massa do hidrognio: razo

19:1

Istopos


Na natureza, vrios elementos ocorrem na forma de misturas uniformes, de duas ou mais espcies de tomos, mas com massas diferentes: istopos!

Istopos apresentam propriedades qumicas virtualmente idnticas. Logo, uma amostra de um mesmo elemento tem a mesma composio isotpica e, assim, a massa mdia por

tomo a mesma quantidade quando passamos de uma amostra para outra.

Escala de massas atmicas do 12C


Escala absoluta: precisa-se de um padro

Padro atual: istopo do carbono-12 (12C).

Associado a ele, 12 unidades de massa (unidades de massa atmica) 12 u (no SI)

Exemplo O hidrognio existe na natureza numa mistura de dois istopos. O tomo mdio de hidrognio como ocorre na

natureza tem massa igual a 0,083992 do tomo de 12C. Como 0,083992 x 12,000 u = 1,0079u, a massa atmica do

hidrognio 1,0079u.

Istopo do H Massa Abundncia percentual

1H 1,007825 u 99,985

2H 2,0140 u 0,015

Estrutura da matria: tomos e partculas subatmicas


O conhecimento da estrutura interna dos tomos importante para a compreenso das propriedades fsicas e qumicas dos elementos.

Existem prtons em todos os ncleos atmicos, entretanto, apenas o H no apresenta nutrons no ncleo. Constituio atmica:

Prtons, neutrns (ou nucleons) e eltrons. Prtons

Na estrutura interna do tomo, apresenta carga positiva. Nutrons

No possuem carga eltrica Eltrons

Carga negativa, do mesmo mdulo que a do prton

Estrutura da matria: tomos e partculas subatmicas


o balano entre a atrao do ncleo e as repulses entre os eltrons que determina o tamanho (dimenses caractersticas) dos tomos.

Em um tomo neutro, o nmero de eltrons deve ser igual ao nmero de prtons. A massa do eltron cerca de 1/1830 da massa do prton ou do nutron.

Nmeros atmico e de massa e istopos


Nmero atmico (Z): Nmero de prtons no ncleo de um tomo o Z que identifica o elemento qumico.

A diferena entre istopos de um mesmo elemento dada pelo nmero de nutrons em seu ncleo. Os istopos possuem o mesmo nmero de prtons mas diferentes quantidades de nutrons.

Nmero de massa (A): Nmero de prtons mais nmero de nutrons ( adimensional)

Logo, o istopo identificado por: Exemplo: e

Tabela peridica


Forma de classificao sistemtica dos elementos qumicos. Atual: baseada na proposta Dmitri Ivanovich Mendeleev e Julius Lothar Meyer, em 1869, com diferena de meses. Estabeleceu a lei peridica original: as propriedades qumicas e fsicas dos elementos variam com as suas massas

atmicas de um modo peridico. Os elementos esto distribudos em linhas (perodos) e colunas (grupos). Aps a descoberta de Z, a lei peridica tomou a seguinte forma: as propriedades qumicas e fsicas dos elementos

variam em funo de seus nmeros atmicos de um modo peridico.

Tabela peridica moderna


Tabela peridica


Grupo IA: conhecido como grupo dos metais alcalinos (todos os elementos, com exceo do H, so solveis em H2O).

Grupo IIA: conhecido como grupo dos metais alcalinos terrosos (por causa das propriedades e do local de origem)

Grupo VIIA: conhecido como grupo dos halognios (do grego geradores de sais) Grupo VIIIA: conhecido como grupo dos gases nobres (no constava na tabela peridica original)

Metais, no-metais e metalides


Metais: Apresentam brilho metlico, so bons condutores de eletricidade, alta condutividade trmica, maleveis e dcteis,

apresentam dureza (varia de acordo com o grupo: metais alcalinos so macios, alguns metais de transio, como Fe e Cr so duros, enquanto que Pb e Cu so relativamente macios). Todos os metais, com exceo do Hg, apresentam-se no estado slido. Apresentam ainda elevado ponto de fuso (W=3400C). Hg: lquido, apresenta ponto de solidificao baixo (-39C) e ponto de ebulio razoavelmente alto (357C).



No-metais Boa parte so slidos temperatura ambiente e sob presso atmosfrica normal. Todos os elementos do grupo VIIIA so gases monoatmicos. Todos os outros elementos gasosos (H, O, N, F e Cl)

formam molculas diatmicas ( temperatura ambiente, Br lquido e I slido). No possuem maleabilidade e ductibilidade.



Metalides (semimetais) Propriedades intermedirias entre as dos metais e as dos no-metais. Tendem a ser semicondutores: permitem a passagem de corrente eltrica, mas no com tanta facilidade quanto os metais.

Si e Ge: aplicao em circuitos integrados.

Formao de compostos inicos e moleculares


A propriedade de combinar-se com outros elementos para formar compostos comum a quase todos os elementos. Formao de compostos moleculares

So formados quando h a combinao de elementos no-metlicos: O2, CO, C12H22O11 (acar), etc.

Formao de compostos inicos Resultam, em geral, da reao de metais com no-metais. Os tomos, sob condies apropriadas, trocam eltrons entre si ao reagirem.

Na + Cl Na+ + Cl-

e-

Compostos inicos e suas propriedades


Os metais formam ons positivos: ctions Os no-metais formam ons negativos: nions O nmero de cargas positivas em cada ction igual ao nmero do grupo do elemento.

Exemplo: Na+1 (IA), Ba+2 (IIA), Al+3 (IIIA), F-1 (VIIA), O-2 (VIA), N-3 (VA).

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA

Li+ Be2+ C4- N3- O2- F-

Na+ Mg2+ Al3+ Si4- P3- S2- Cl-

K+ Ca2+ Se2- Br-

Rb+ Sr2+ Te2- I-

Cs+ Ba2+

Compostos inicos e suas propriedades


Exerccio Escreva as frmulas inicas para:

a) Na e F b) Na e O c) Al e Cl

Escreva as frmulas inicas para: a) Na+ e CO32-

b) NH4+ e SO42-

c) Sr2+ e NO31-

Metais de transio e metais de ps-transio


Elementos do grupo B A maior parte so menos reativos que os elementos dos grupos IA e IIA. As cargas dos ons no seguem o padro direto dos metais alcalinos ou dos alcalinos terrosos.

Fe: Fe2+ e Fe3+.

Metais de transio Metais de ps-transio

Cromo Cr2+, Cr3+ Nquel Ni2+ Estanho Sn2+, Sn4+

Mangans Mn2+, Mn3+ Cobre Cr+, Cr2+ Chumbo Pb2+, Pb4+

Ferro Fe2+, Fe3+ Zinco Zn2+ Bismuto Bi3+

Cobalto Co2+, Co3+ Prata Ag+

Cdmio Cd2+ Ouro Au+, Au+3

Mercrio Hg22+, Hg2+

Nomenclatura de compostos inicos


on Nome (nome alternativo) on Nome(nome alternativo)

NH4+ on amnio CO3

2- on carbonato

H3O+ on hidrnio HCO3

- on carbonato hidrogenado

OH- on hidrxido SO32- on sulfito

CN- on cianeto HSO3- on sulfito hidrogenado

NO2- on nitrito SO4

2- on sultafo

NO3- on nitrato HSO4

- on sulfato hidrogenado

ClO- on hipoclorito SCN- on tiocianato

ClO2- on clorito S2O3

2- on tiossulfato

ClO3- on clorato CrO4

2- on cromato

ClO4- on perclorato Cr2O7

2- on dicromato

C2H3O2- on acetato PO4

3- on fosfato

MnO4- on permanganato HPO4

2- on fosfato monohidrogenado

C2O42- on oxalato H2PO4

2- on fosfato diidrogenado

Propriedades dos compostos inicos


Slidos temperatura ambiente, ponto de fuso relativamente alto (NaCl: 801C; Al2O3: 200C), relativamente duros, bastante quebradios, no so bons condutores eltricos (slidos), dissolvem-se em gua (e a tornam-se bons condutores)

Compostos moleculares e propriedades


Originados a partir da reao entre no-metais Compostos de no metlicos com hidrognio

Formam hidretos. O nmero de hidrognios ligados ao tomo do no-metal idntico ao nmero de cargas negativas associadas ao nion

simples deste no metal.

Perodo/Grupo IVA VA VIA VIIA

2 CH4 NH3 H2O HF

3 SiH4 PH3 H2S HCl

4 GeH4 AsH3 H2Se HBr

5 SbH3 H2Te HI

Compostos moleculares e propriedades


Compostos de carbono Qumica Orgnica

Hidrocarbonetos (compostos de carbono e hidrognio) Alcanos (C-C), alcenos (C=C) e alcinos (CC)

Composto Nome Ponto de ebulio (C)

CH4 Metano -161,5

C2H6 Etano -88,6

C3H8 Propano -42,1

C4H10 Butano -,05

C5H12 Pentano 36,1

C6H14 Hexano 68,7

Nomenclatura inorgnica


Compostos binrios contendo um metal e um no-metal.

Escreva a formula: (a) seleneto de alumnio

Ction nome Ction nome

H- Hidreto S2- Sulfeto

C4- Carboneto Se2- Seleneto

Si4- Siliqueto Te2- Telureno

N3- Nitreto F- Fluoreto

P3- Fosfeto Cl- Cloreto

As3- Arseneto Br- Brometo

O2- Oxeto I- Iodeto



Sistema de Alfred Stock: Nome do metal seguido, sem nenhum espaamento, pelo valor numrico da carga, em algarismos romanos.

Exemplos: Fe2+ ferro(II) FeCl2 cloreto de ferro(II)

Fe3+ ferro(III) FeCl3 cloreto de ferro(III)

Cr2+ cromo(II) CrCl2 cloreto de cromo(II)

Cr3+ cromo(III) CrCl3 cloreto de cromo(III)



Quando o metal de transio e podem dar origem a mais de um on positivo Menor carga: sufixo oso.

Menor carga: sufixo ico.

on nome on nome

Cr2+ Cromoso Fe2+ Ferroso

Cr3+ Crmico Fe3+ Ferrico

Hg22+ Mercuroso Pb3+ Plumboso

Hg3+ Mercurico Pb4+ Plmbico

Mn2+ Manganoso Cu+ Cuproso

Mn3+ Mangnico Cu2+ Cprico

Sn2+ Estanhoso Co2+ Cobaltoso

Sn3+ Estnico Co3+ Cobaltico



Compostos binrios formados por dois no-metais Utiliza-se prefixos gregos

Exemplos: NO2: dixido de nitrognio

AsCl3: tricloreto de arsnio

SF6: hexafluoreto de enxofre

N2O4: tetrxido de dinitrognio

Prefixo Nmero de tomos prefixo Nmero de tomos

Mono- 1 (omitido) Hexa- 6

Di- 2 Hepta- 7

Tri- 3 Octa- 8

Tetra- 4 Nona- 9

Penta- 5 Deca- 10



cidos binrios e seus sais cidos so substncias que reagem com gua dando origem a ons hidrnio, H3O+, e a nions.

Reao de neutralizao: cido com hidrxido de metal (uma base, do tipo XOH), gera sal mais gua.

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O

Nome do composto molecular Nome do cido binrio

HCl(g) Cloreto de hidrognio HCl(g) cido hidroclrico

H2S(g) Sulfeto de hidrognio H2S(g) cido hidrossulfrico



Oxicidos e seus sais cidos que contm hidrognio e oxignio. Exemplos:

H2SO4: cido sulfrico

H2SO3: cido sulfroso

HNO3: cido ntrico

HNO2: cido nitroso

HClO: cido hipocloroso (Nox: +1) HClO2: cido cloroso (Nox: +3)

HClO3: cido clrico (Nox: +5)

HClO4: cido perclrico (Nox: +7)

Nomenclatura inorgnico


Sais cidos cido monoprtico: apenas um hidrognio que pode ser neutralizado cido poliprtico: mais de um hidrognio podem ser neutralizados

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O

O sal NaHSO4 um sal cido, por conter o on HSO4-. Nomenclatura

NaHSO4 sulfato hidrogenado de sdio

NaH2PO4 fosfato di-hidrogenado de sdio

NaHCO3 carbonato hidrogenado de sdio ou bicarbonato de sdio

Sumrio da aula


FIM

Slide 1Objetivos de aprendizagemElementos, compostos e misturasElementos, compostos e misturasElementos, compostos e misturasElementos, compostos e misturasElementos, compostos e misturasElementos, compostos e misturasLeis de conservao da massa e das propores definidasLeis de conservao da massa e das propores definidasTeoria atmica: evoluoTeoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Teoria atmica:Lei das propores mltiplasSmbolos, frmulas e equaesSmbolos, frmulas e equaesEquao qumica e coeficientesEquao qumica e coeficientesMassas atmicas ( ou pesos atmicos)IstoposEscala de massas atmicas do 12CEstrutura da matria: tomos e partculas subatmicasEstrutura da matria: tomos e partculas subatmicasNmeros atmico e de massa e istoposTabela peridicaTabela peridica modernaTabela peridicaMetais, no-metais e metalidesMetais, no-metais e metalidesMetais, no-metais e metalidesFormao de compostos inicos e molecularesCompostos inicos e suas propriedadesCompostos inicos e suas propriedadesMetais de transio e metais de ps-transioNomenclatura de compostos inicosPropriedades dos compostos inicosCompostos moleculares e propriedadesCompostos moleculares e propriedadesNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicaNomenclatura inorgnicoSumrio da aula

Tabela Periódica e Propriedades

Documents

Transcript of Tabela Periódica e Propriedades