Tabela Periódica e Isótopos: Estrutura Atômica e Propriedades

Tabela Periódica dos Elementos Número atômico e número de massa AX Z Número atômico Número de massa Elemento A Z n p n Número de prótons Número de nêutrons Z p Determina o elemento químico do átomo No estado fundamental o no de p no de e do átomo Revendo conceitos A Z n Número atômico e número de massa Átomo de Ca Z p e p 20 Z 20 n 20 e 20 A 40 A 20 20 A 40 40Ca 20 Átomo de Mg Z p e p 12 Z 12 n 14 e 12 A 26 A 12 14 A 26 26Mg 12 Todososátomosdeumelemento têmomesmonúmero deprótons nonúcleo Isótopos núcleo Átomos com o mesmo número de prótons no núcleo porém números de massa diferentes Isótopos do elemento oxigênio p 8 Z 8 p 8 Z 8 p 8 Z 8 n 8 n 9 n 10 e 8 e 8 e 8 A 16 A 17 A 18 16O 17O 8 8 18O 8 Isótopos núcleo Átomos com o mesmo número de prótons no núcleo porém números de massa diferentes Isótopos do elemento oxigênio p 8 Z 8 p 8 Z 8 p 8 Z 8 n 8 n 9 n 10 e 8 e 8 e 8 A 16 A 17 A 18 16O 17O 8 8 18O 8 Isótopos do hidrogênio núcleo 1 próton 1 elétron 1 próton 1 elétron 1 nêutron 1 próton 1 elétron 2 nêutrons 1 Prótio Trítio O único elemento químico cujos isótopos apresentam nomes próprios 1H 2H 1 Deutério 3H 1 Hidrogênio comum ou leve H Hidrogênio pesado D Hidrogênio radioativo T GelodeáguapesadaD2O Átomos com o mesmo número de massa A São átomos de diferentes elementos diferentes Z Isóbaros núcleo Argônio Cálcio p 18 Z 18 n 22 e 18 A 40 p 20 Z 20 n 22 e 20 A 40 18 40Ar 20 40Ca Isótonos Átomos com o mesmo número de nêutrons n Boro Carbono p 5 Z 5 n 6 e 5 A 11 p 6 Z 6 n 6 e 6 A 12 5 11B 6 12C Átomo neutro Aquele em que o número de prótons é igual ao número de elétrons p 11 e 11 Cátions Formados por retiradas de um ou mais elétrons da eletrosfera de um átomo íon carregado positivamente p 11 e 10 Ânions Formados quando adicionamos um ou mais elétrons à eletrosfera de um átomo íon carregado negativamente ganhou 2 elétrons p 8 e 10 Elétrons eletrosfera 11 23Na 11Na perdeu 1 elétron 8O2 Isoeletrônicos Elementos químicos diferentes que possuem a mesma quantidade de elétrons Magnésio 12Mg2 Flúor 9F1 Nitrogênio 7N3 p 12 e 10 p 9 e 10 p 7 e 10 Os íons Mg2 F e N3 apresentam o mesmo número de elétrons Elétrons eletrosfera Massa atômica 5B11 As massa molares são massas atômica média 100 5B10 isotópica 2 isotópica 2 isotópica 1 Abundisotópica 1 m 100 Abund atômica média m m Massa atômica de 100129 Abundância de 1991 e 110093 uma e 8009 110093uma 100 100129uma 8009 100 1081uma 1991 matômica média 1081 5 Boro B Tabela Periódica Tabela Periódica é utilizada para organizar os 114 elementos de modo significativo Substâncias e misturas 14 O poder de destruição de bombas nucleares é medido em quiloton ou em megaton unidades relacionadas com o poder de destruição de dinamites TNT O quiloton equivale à explosão de 1000 toneladas de dinamite e o megaton corresponde a 1000000 1 milhão de toneladas de TNT Substâncias e misturas 15 TABELA PERIÓDICA PERÍODO Indica o número de níveis eletrônicos em seu estado fundamental F A M Í L I A ou GRUPO Reúnem elementos semelhantes PROPRIEDADES QUIMICAS SEMELHANTES E MESMA CONFIGURAÇÃO NO NÍVEL DE VALÊNCIA Atabela periódica mostra os subníveis ocupados pelos elétrons dos elementos s p d f Estrutura Atômica Modelo Quântico 1 ou IA metais alcalinos 2 ou IIA metais alcalinos terrosos 13 ou IIIA 14 ou IVA 15 ou VA 16 ou VIA família do boro família do carbono família do nitrogênio calcogênios khalkos cobre 17 ou VIIA halogênios hals sais 18 ou VIIIA gases nobres Grupos ou famílias genes formar Períodos São os conjunto de linhas horizontais São sete Indicam o número de camadas eletrônicas os átomos possuem 1º período 2º período Grupos ou famílias São os conjuntos de elementos dispostos na vertical Agrupa elementos como propriedades semelhantes São dezoito no total Resumo Organização Períodos Horizontal G R U P O S V E R T I C A L Tabela periódica 22 Figura 5 Classificação dos elementos Tabela Periódica httptabelaperiodicacompletacombr Os grandes conjuntos 1 2 13 14 15 16 17 18 Metais Alcalinos Alcalinos Terrosos Metais GRUPO DO BORO GRUPO DO CARBONO GRUPO DO NITROGÊNIO CALCOGÊNIOS HALOGÊNIOS GASES NOBRES 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Famílias ou grupos Tabela periódica 25 Figura 5 Classificação dos elementos Tabela Periódica httptabelaperiodicacompletacombr Tabela periódica Atualmente reúne 118 elementos químicos Contém elementos naturais que são os que apresentam Z 92 urânio U Z 92 Tecnécio Tc Z 43 e promécio Pm Z 61 são artificiais Contém elementos artificiais ou sintéticos denominados transurânicos Z 92 Os elementos de números atômicos 113 115 117 e 118 ainda não foram nomeados permanentemente Uut ununtrium Elementos necessários aos organismos vivos H C N O P e S são os 6 elementos mais abundantes Ca Cl Mg K e Na também são abundantes e necessários a todos os organismos em verde estão destacados os microelementos Tabela Periódica Consiste em uma forma de organizar os elementos químicos conforme suas propriedades Dispõem os elementos em ordem crescente de número atômico z25 z26 z27 Mn Fe Co METAIS São sólidos exceto o Hg têm brilho e a maioria apresenta coloração prateada Conduzem eletricidade São dúcteis podem ser estirados em fios São maleáveis podem ser moldados em folhas Formam ligas soluções de um ou mais de um metal em outro Tendem a ter baixas energias de ionização Grupo 1 metais alcalinos São moles Reagem fortemente com a água Formam bases de fórmula MOH Ex NaOH soda cáustica LiOH hidróxido de lítio Grupo 2 metais alcalinos terrosos Mg Ba Sólidos prateados São mais duros que os elementos do grupo 1 Formam bases de fórmula MOH2 ExBaOH2 MgOH2 Cátions bivalentes Hg À medida que se desce num grupo na Tabela Periódica os elétrons de valência dos átomos vão ocupando níveis de energia mais elevados No caso dos átomos dos metais alcalinos quanto maiores são os átomos mais facilmente estes originam ions monopositivos e maior é a sua reatividade Aumento da reatividade A reatividade dos metais alcalinos aumenta ao longo do grupo Por esse motivo a atração exercida pelo núcleo sobre esses eletróns é menos intensa Aumento da reatividade A reatividade dos metais alcalinos aumenta ao longo do grupo Como os átomos de potássio são maiores do que os átomos de sódio e estes são maiores do que os átomos de lítio o potássio é mais reativo do que o sódio e este é mais reativo do que o lítio Raio atómico do potássio Raio atómico do sódio Raio atómico do lítio Reatividade do potássio Reatividade do sódio Reatividade do lítio Aumento do raio atómico A reação dos metais alcalinos com oxigénio O2 origina óxidos do metal respetivo e uma chama de cor característica Lítio Sódio Potássio Reação com oxigénio O2 Reação com oxigénio O2 Reação com oxigénio O2 Chama amarelada Chama azulada Chama avermelhada Os metais alcalinos têm diversas utilizações no nosso dia a dia O lítio é utilizado nas baterias dos telemóveis O sódio é utilizado em lâmpadas de iluminação O potássio é um dos componentes dos adubos utilizados na agricultura O césio é utilizado em detetores de infravermelhos NÃOMETAIS Variam muito na aparência Alguns são sólidos O bromo é líquido Alguns como o nitrogênio e o oxigênio do ar são gases na temperatura ambiente São pobres condutores de calor e eletricidade SEMIMETAIS ou METALÓIDES B Si Ge As Sb Te e At Apresentam propriedades intermediárias entre as dos metais e as dos nãometais Alguns são semicondutores de eletricidade O Si por exemplo parece um metal mas é quebradiço em vez de maleável e não é bom condutor térmico ou elétrico comparado aos metais Propriedades Características dos Metais e dos Nãometais Grupo 13 Grupo do Boro Sólidos prateados exceto o boro Carga mais comum dos íons é 3 Gálio está presente na produção de LEDs Boro é usado na fabricação de medicamentos vidros cerâmicas fibras de vidro detergentes e metalurgia Grupo 14 Grupo do Carbono São todos sólidos Tem carga de seus íons variável mais comum 4 C e Si produzem uma enorme variedade de substâncias Grupo 15 Grupo do nitrogênio Sólidos exceto o nitrogênio Tem carga de seus íons variável mais comum 3 O fósforo é importante para a produção de aço e bronze Grupo 16 Calcogênios Sólidos exceto o oxigênio A carga mais comum dos íons é 2 Os elementos deste grupo são comumente encontrados nos minerais rochas Grupo 17 Halogênio Formam sais de fórmula MX Gases flúor e cloro Líquido bromo Sólido Iodo Formam ácidos de fórmula HX Ex HCl ácido clorídrico HF ácido fluorídrico Grupo 18 Gases Nobres Gases não reativos Não formam compostos Constituintes monoatômicos FAMÍLIAS OU GRUPOS Famílias B elementos de transição Propriedades periódicas Eletronegatividade Eletropositividade Potencial de ionização Raio atômico Eletroafinidade Densidade Propriedades Periódicas 53 Figura 6 Propriedades periódicas dos elementos A posição do elemento revela suas propriedades B C N O F Cl Br I H Fr Eletronegatividade É a capacidade que um átomo tem de atrair elétrons ametais Varia da esquerda para a direita e de baixo para cima excluindose os gases nobres F H Li Na K Rb Cs Fr Eletropositividade ou Caráter Metálico É a capacidade que um átomo tem de perder elétrons metais Varia da direita para a esquerda e de cima para baixo excluindose os gases nobres He Ne Ar Kr Xe Rn H Fr Potencial de Ionização É a energia necessária para arrancar um elétron de um átomo no estado gasoso transformandoo em um íon gasoso Varia como a eletronegatividade e inclui os gases nobres A segunda ionização requer maior energia que a primeira e assim sucessivamente He H Li Na K Rb Cs Fr Raio Atômico É a distância que vai do núcleo do átomo até o seu elétron mais externo Inclui os gases nobres Raio Atômico H Fr Eletroafinidade É a energia liberada quando um átomo recebe um elétron Afinidade Eletrônica Varia como o Potencial de Ionização Não inclui os Gases Nobres É a razão entre a massa e o volume do elemento Varia das extremidades para o centro e de cima para baixo Densidade Os Ir He Ne Ar Kr Xe Rn H B C N O F Cl Br I Li Na K Rb Cs Fr Resumo das propriedades Eletronegatividade Potencial de ionização Eletroafinidade Eletropositividade Raio atômico Substâncias e misturas 62 PERÍODOS F A M Í L I A GRUPOS REPRESENTATIVOS PRINCIPAIS GRUPOS DE TRANSIÇÃO OU GRUPO B GRUPOS DE TRANSIÇÃO INTERNA ELETRONEGATIVIDADE F O N Cℓ Br I S C P H ELETRONEGATIVIDADE bloco s bloco f bloco d bloco p Elementos nos Grupos 1 ou 1A e 2 ou 2A estão preenchendo um subnível s Exemplos Li 1s² 2s¹ e Be 1s² 2s² no 2º período preenchem o subnível 2s Elementos nos Grupos 13 ou 3A a 18 ou 8A preenchem subníveis p Exemplos B 1s² 2s² 2p¹ e Ne 1s² 2s² 2p⁶ H 1s¹ 2 2s² 2p² Li Be 3s² 3p 3 3s² 4s² 4p 4 4s² 5 5s¹ 5p⁴ Rb 6 6s² 6 7s¹ 7p 14 18 1s² 2 2s² 2p² Be 3 4 5 6 5p 15 16 17 18 O número do período em que um elemento se encontra corresponde ao número da camada de valência Exemplos 11Na 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 17Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 18Ar 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ Os três elementos acima estão posicionados no 3º período da Tabela Periódica 23 Preenchimento de subníveis eletrônicos na Tabela Periódica Elementos de Transição preenchem os subníveis d 4º período do Sc Z21 ao Zn Z30 há preenchimento do subnível 3d 5º período do Y Z39 ao Cd Z48 há preenchimento do subnível 4d 6º período há preenchimento do subnível 5d Configuração eletrônica e localização dos elementos Substâncias e misturas 70 1s2 2s2 3s2 3P6 3d10 4s2 4p5 Configuração eletrônica e localização dos elementos Exemplo 2 sem consulta a tabela periódica indique a posição na mesma família e período do elemento de Z 16 Configuração eletrônica do elemento 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁴ Período 3º Nº do grupo ou família 2 4 6 10 16 ou 6A Substâncias e misturas 72 X3 z13p e10 1s2 2s2 2p6 X3 Z p 13 e10 mas para localizar na TB tem que estar no estado neutro X 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 DIAGRAMA DAS DIAGONAIS OU DIAGRAMA DE PAULING As flechas indicam o sentido em que aumenta a energia Legenda Nível de energia Subnível Número máximo de elétrons Figura 7 Níveis e subníveis de energia74 Fonte Usberco J Salvador E Química 5ªedreform São PauloSaraiva 2002 p6467 Modelo atômico de Niels Böhr Níveis e subníveis energéticos núcleo Camadas ou níveis Níveis de Energia Nome da Camada n máximo elétrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 32 6 P 18 7 Q 8 Subnível s p d f n máx de e 2 6 10 14 Distribuição eletrônica de 26Fe e 26Fe2 26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 26Fe2 2e 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 75 Diagrama de Linus Pauling Transferência de e camada mais externa do átomo CAMADA DE VALÊNCIA Energia crescente 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d Íons e compostos iônicos 76 Átomos podem perder ou ganhar elétrons ÍONS Íon CÁTION Íon ÂNION Átomos podem perder ou ganhar mais de um elétron Cargas iônicas representadas por índice superior Nos CÁTIONS 2 3 Nos ÂNIONS 2 3 77 Previsão das cargas iônicas Posição do elemento na Tabela Periódica Fonte BROWN T L LEMAY H E BURSTEN B E BURDGE J R Química uma ciência central 9 ed São Paulo Pearson 2005 CÁTIONS ÂNIONS METAIS tendem a perder e e NÃO METAIS tendem a ganhar e Íons e compostos iônicos Ligações químicas transferência ou compartilhamento de e Elementos buscam a estabilidade regra do octeto COMPOSTOS IÔNICOS formados pela combinação de íons LIGAÇÃO IÔNICA transferência de e Geralmente entre METAL NÃO METAL 78 Na Cl NaCl Íon sódio Íon cloro Composto iônico cloreto de sódio Íons e compostos iônicos São ELETRICAMENTE NEUTROS cargas positivas cargas negativas Portanto existe um Na para cada Cl gerando NaCl existe um Ba2 para dois Cl gerando BaCl2 Em geral a carga de um íon tornase o índice do outro sem sinal Mg2 N3 Mg3N2 íon magnésio íon nitrogênio Composto iônico nitreto de magnésio 79 Compostos iônicos H H H H ou H H O C O ou O C O Ligação covalente Ligação covalente coordenada Moléculas e Compostos Moleculares 80 Moléculas são reuniões de dois ou mais átomos ligados entre si NÃO METAIS Compartilhamento de e Suas fórmulas químicas indicam quais átomos compõem a molécula e em qual proporção são encontrados Exemplos H2O CO2 CO CH4 H2O2 O2 O3 e C2H4 Compostos Iônicos x Moleculares IÔNICOS Formado por íons Combinam metais e nãometais Exemplos NaCl CaCl2 MOLECULARES Formado por moléculas Em geral somente não metais Exemplos H2O CH4 81 EXERCÍCIOS 01 Qual elemento químico dos alistados abaixo possui propriedades semelhantes às do oxigênio O a Nitrogênio N b Hidrogênio H c Flúor F d Enxofre S e Carbono C 82 02 Um átomo apresenta normalmente 2 elétrons na primeira camada 8 elétrons na segunda 18 elétrons na terceira camada e 7 na quarta camada A família e o período em que se encontra esse elemento são respectivamente a família dos halogênios sétimo período b família do carbono quarto período c família dos halogênios quarto período d família dos calcogênios quarto período e família dos calcogênios sétimo período 03 Assinale a alternativa em que o elemento químico cuja configuração eletrônica na ordem crescente de energia finda em 4s2 3d3 a Grupo 3 e 2º período b Grupo 14 e 2º período c Grupo 14 e 5º período d Grupo 5 e 4º período e Grupo 15 e 3º período Substâncias e misturas 85 d pois o oxigênio e o enxofre pertencem à mesma família na Tabela Periódica que é a 16 ou 6A a família dos calcogênios Alternativa c Tal elemento possui quatro camadas eletrônicas 4º período da Tabela Periódica Tem 7 elétrons na quarta camada ele está na coluna 7A ou 17 sendo portanto um halogênio Outro modo de resolver essa questão seria somar os elétrons 2 8 18 7 35 e procurar na Tabela Periódica qual elemento possui o número atômico 35 Encontraríamos o bromo que é o halogênio do quarto período Alternativa d O elemento pertence ao grupo 5 pois a soma dos elétrons mais externos com os mais energéticos é igual a 5 4s2 3d3 e ocupa o 4º período pois possui 4 camadas eletrônicas indicadas pelo subnível d 86 VAMOS COMBINAR OS ELEMENTOS Terceira regra INVERTA AS CARGAS PARA ENCONTRAR A FÓRMULA ESTRUTURAL EXEMPLO 1 Na 1 Cl 1 NaCl 87 Teste 2 OS ELEMENTOS ABAIXO SÃO CLASSIFICADOS COMO ISÓBAROS ISÓTONOS OU ISÓTOPOS A 6C14 e 7N14 B Boro Z5 e A11 Carbono Z6 e A12 A número da massa Número de prótons Número de nêutrons Z número atômico Número de prótons Número de elétrons 88 Teste 3 QUEM É MAIS ELETRONEGATIVO Mg FAMÍLIA II A O FAMÍLIA IV A 89 REFERÊNCIAS RUSSEL J B Química Geral v I e II 2ª ed São Paulo Makron 1994