3p - Clube de Química

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3p - Clube de Química
Prof. Willame
TD nº 02 – Química 2 – 1º ano - 2011
TABELA PERIÓDICA
1. A organização dos elementos
Com a descoberta de uma grande variedade de átomos,
tornou-se necessária à criação de uma sistemática de
classificação. Para organizar os elementos, utilizaram-se as
características em comum que eles possuíam.
2. Lei periódica atual (Moseley)
Quando os elementos químicos são agrupados em ordem
crescente de número atômico (Z), observa-se a repetição periódica de várias de suas propriedades.
3. A disposição dos elementos
A posição de um elemento na tabela periódica leva em conta dois critérios: os grupos e os períodos.
Grupo ou família é o nome dado à linha vertical onde se dispõem os elementos químicos na tabela periódica.
No grupo o número atômico cresce de cima para baixo, as propriedades químicas dos elementos são
semelhantes e as propriedades variam gradualmente.
Período é o nome dado à linha horizontal onde se dispõem os elementos químicos na tabela periódica.
No período o número atômico cresce da esquerda para a direita, as propriedades químicas dos elementos são
diferentes e as propriedades físicas variam gradualmente.
1
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TD nº 02 – Química 2 – 1º ano - 2011
3.1. Famílias ou grupos
A tabela atual é constituída por 18 famílias, sendo que cada uma delas agrupa elementos com propriedades
químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na sua camada
(nível) de valência.
Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famílias ou grupos. Uma delas, a mais comum, é
indicar cada família por um algarismo romano seguido das letras A e B, por exemplo, IA, IIA, IIIB e IVB. Essas
letras, A e B, indicam a posição do elétron mais energético nos subníveis. No final da década de 80, a IUPAC
(União Internacional de Química Pura e Aplicada) propôs outra maneira: as famílias devem ser indicadas por
algarismos arábicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B.
3.1.1. Família A e zero
Essas famílias são constituídas pelos elementos representativos, sendo que todos esses elementos apresentam
o seu elétron mais energético situado nos subníveis s ou p.
Nas famílias de IA a VIIA, o número da família indica a quantidade de elétrons existentes na camada de
valência.
Já a família zero (0) recebeu esse número para indicar que a reatividade dos seus elementos em
condições ambiente é nula. Na sua maioria, os elementos dessa família apresentam oito elétrons na
camada de valência.
Além se serem indicadas por números e letras, essas famílias recebem também nomes característicos. Nas
configurações abaixo, n é o número do último nível.
2
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Observações:
O elemento químico hidrogênio (H) é representado na Coluna IA por apresentar 1 elétron no subnível s de
sua camada de valência (1 s1), porém não faz parte da família dos metais alcalinos, porque apresenta
propriedades químicas diferentes.
O único gás nobre que não apresenta oito elétrons em sua camada de valência é o hélio (He), pois seu
número atômico é 2 e sua distribuição é 1 s2.
Família
Grupo
Nome
Configuração
do último nível
N º de elétrons
no último nível
IA
1
metais alcalinos
ns1
1
II A
2
metais alcalino-terrosos
ns2
2
III A
13
família do boro
ns2 np1
3
IV A
14
família do carbono
ns2 np2
4
VA
15
família do nitrogênio
ns2 np3
5
VI A
16
calcogênios
ns2 np4
6
VII A
17
halogênios
ns2 np5
7
zero
18
gases nobres
ns2 np6
8
3
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3.1.2. Famílias B
As famílias B, incluindo as duas linhas horizontais separadas do corpo principal da tabela, são constituídas
pelos elementos de transição e apresentam seu elétron mais energético situado nos subníveis d ou f.
Para os elementos de transição externa, a localização na família ou grupo não é feita utilizando o número de
elétrons da camada de valência, mas sim o número de elétrons existentes no seu subnível mais energético
(d). Tomando por base a distribuição eletrônica, pela regra, temos a seguinte relação:
III B
IV B
VB
VI B
VII B
VIII B
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
Grupo 3
Grupo 4
Grupo 5
Grupo 6
Grupo 7
Grupo 8
Grupo 9
IB
II B
d8
d9
d10
Grupo 10
Grupo 11
Grupo 12
3.2. Períodos
Na tabela atual existem sete períodos, sendo que o número do período corresponde à quantidade de níveis
(camadas) eletrônicos que os elementos químicos apresentam.
1 º período
→
1 camada eletrônica
(K)
2 º período
→
2 camadas eletrônicas
(K, L)
3 º período
→
3 camadas eletrônicas
(K, L, M)
4 º período
→
4 camadas eletrônicas
(k, L, M, N)
5 º período
→
5 camadas eletrônicas
(k, L, M, N, O)
6 º período
→
6 camadas eletrônicas
(k, L, M, N, O, P)
7 º período
→
7 camadas eletrônicas
(k, L, M, N, O, P, Q)
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3.3. Classificação dos elementos
Outra maneira de classificar os elementos é agrupá-los, segundo suas propriedades físicas e químicas, em:
metais, ametais, gases nobres e hidrogênio.
EXERCÍCIOS
1- A que família e a que período da classificação periódica pertence o elemento de Z= 28?
2
2
6
2
6
2
(Z = 28) = 1s 2s 2p 3s 3p 4s
8
3d
4º Período / Grupo 10 / Família VIII B
2- Qual a configuração eletrônica do Zn, sabendo-se que pertence ao 4 º período e a família 2B?
4º Período / Grupo 12 →
2
2
6
2
6
2
1s 2s 2p 3s 3p 4s
3d
3d
10
10
(Z = 30)
5
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3- Certo elemento químico X se encontra no 4 º período da tabela periódica e apresenta, como subnível mais
energético, o p, com apenas um elétron.
a) Qual a distribuição eletrônica nos subníveis, em ordem crescente de energia?
b) Qual o seu número atômico?
c) Indique a que família pertence.
4º Período / p
2
2
1
→
6
4p
2
1
6
2
a) 1s 2s 2p 3s 3p 4s
b) b) Z = 31
10
3d
4p
1
c) Grupo 13 / Família III A
4- Um átomo apresenta normalmente 2 elétrons na primeira camada, 8 elétrons na segunda, 18 elétrons na
terceira camada e 7 na quarta camada.
Qual a família e o período da tabela em que se encontra esse elemento químico?
K = 2 / L = 8 / M = 18 / N = 7
2
2
6
2
6
2
1s 2s 2p 3s 3p 4s
10
3d
→
Z = 35
5
4p
4º Período / Grupo 17 / Família VII A
6
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5- O íon X
a)
b)
c)
X
Y
3+
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possui 18 elétrons e é isoeletrônico do íon Y
3 -.
Pergunta-se:
Qual a configuração eletrônica do átomo X?
Qual o que número atômico do elemento Y? E sua configuração eletrônica?
Qual a família e o período que o elemento Y ocupa na tabela periódica?
3+
3-
-
→ 18 e →
-
→ 18 e →
2
2
6
Z = 21 →
Z = 15 →
2
6
2
a) 1s 2s 2p 3s 3p 4s
2
2
6
2
21
X
Y
15
1
3d
3
b) (Z = 15) 1s 2s 2p 3s 3p
c) Grupo 15 / Família V A / 3º Período
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6- Consultando apenas o diagrama de energia dos subníveis eletrônicos (diagrama de Pauling), deduza o
número atômico do primeiro e do último elemento do 5 º período da classificação periódica. Quantos
elementos pertencem a esse período?
1
2
2
6
2
6
6
2
2
6
2
6
2
...5s → 1s 2s 2p 3s 3p 4s
2
...5p → 1s 2s 2p 3s 3p 4s
10
3d
10
3d
6
1
4p 5s (Z = 37)
6
2
10
4p 5s 4d
São 18 elementos.
8
6
5p (Z = 54)
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7- Faça a distribuição eletrônica dos elementos abaixo e determine quais são os representativos, de
transição externa ou de transição interna:
a) Al (Z=13)
b) Ca (Z=20)
c) Ti (Z=22)
d)
e)
Mn (Z=25)
Pr (Z=59)
2
a) 13Al →
1s
b) 20Ca →
1s
c) 22Ti →
2
2
2
2s
2
2s
2
1s
2s
2
2
d) 25Mn → 1s
e) 59Pr → 1s
2
2s
2
2s
6
2p
6
2p
6
2
3s
2
3s
2
2p
3s
6
2
2p
6
2p
3s
2
3s
1
3p (Representativo)
6
2
3p
4s (Representativo)
6
2
3p 4s
6
2
6
2
3p 4s
3p 4s
(Transição interna)
9
2
3d (Transição externa)
5
3d (Transição externa)
10
3d
6
2
10
6
2
4p 5s 4d 5p 6s
3
4f
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8- O elemento silício está localizado no 3 º período e grupo 14 (IV A) da tabela periódica. A partir dessa
informação, deduza a distribuição eletrônica do silício.
2
3º Período / Grupo 14 (IV A) → ... 3p
2
1s
2
2s
2p
6
2
2
3s
3p
9- Sabendo que um ânion, de carga (-2), tem configuração 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6, descubra a posição de seu
átomo neutro na Tabela Periódica.
Y
2-
2
2
6
2
6
→ 1s 2s 2p 3s 3p
2
2
6
2
4
Y → 1s 2s 2p 3s 3p
(Z = 16)
Grupo 16 / Família IV A / 3º Período
10
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10- Um isótopo da família dos halogênios está localizado no 4 º período e possui 44 nêutrons. Qual é o
número atômico e o número de massa desse elemento?
2
5
Halogênios ( ...ns np )
2
2
6
2
6
4º período → 1s 2s 2p 3s 3p 4s
N = 44 → A = Z + N
2
10
3d
→ A = 35 + 44
5
4p (Z = 35)
→ A = 79
11
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11- (I Olimpíada Norte/Nordeste de Química) Para cada um dos elementos, cujo número atômico se encontra
indicado nos itens numerados de I a VI:
I) 19X;
III) 33Z;
V) 86 V;
II) 25 Y;
IV) 63 T;
VI) 90 W.
a) Construa a configuração eletrônica do átomo correspondente, em seu estado fundamental, empregando a
notação de Linus Pauling;
•
•
•
•
•
2
X →
1s
Y→
25
1s
19
33
2
2
2
86
V → 1s
5d
10
2
1s
T → 1s
63
2s
2s
6
2p
6
2s
2
Z→
2
2
3s
6
2p
6
2s
2p
2
2s
3s
2
2p
2
2
6
2
2
3s
6
2
3p
4s
6
2
6
5
3d
2
3p 4s
6
2
3p 4s
2
2p
1
3p 4s
3s
3s
6
6
2
6
2
3p 4s
3
3d
10
3d
3d
10
6
2
10
6
2
4p 5s 4d 5p 6s
6
2
10
6
2
6
2
10
6
2
4p 5s 4d 5p 6s
6
6p
2
• 90 W → 1s
4f
14
2s
2
10
5d
2p
6p
3s
6
3p 4s
2
7s
5f
2
12
10
3d
4p 5s 4d
5p 6s
4f
4f
7
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b) A partir da configuração construída, indique para cada elemento:
O bloco
O período
O grupo a que pertence.
•
•
•
•
•
19
X →
Y →
25
33
Z→
T→
63
86
V →
• 90 W →
1
... 4s → 4º Período / Grupo 1 (I A)
... 4s
2
5
3d → 4º Período / Grupo 7 (VII B)
2
3
... 4s 3d → 4º Período / Grupo 5 (V B)
2
7
... 6s
... 4f
4f → 6º Período / Grupo 3 (III B)
14
6
... 6p
10
5d
2
7s
6
6p → 6º Período / Grupo 18 (VIII A ou 0)
2
5f → 7º Período / Grupo 3 (III B)
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c) Ainda levando em conta a configuração proposta, classifique os elementos dados conforme o
comportamento químico esperado, considerando sua posição na classificação periódica, em: metal, semimetal, não-metal ou gás nobre.
•
•
•
•
•
1
X
→
... 4s
Y
25
→
... 4s
19
33
63
2
Z→
T→
V
86
→
→
• 90 W →
metal
5
3d
2
... 6s
... 4f
4f
14
6
... 6p
metal
→
metal
→
metal
3
... 4s 3d
2
→
7
5d
10
2
7s
6
6p
5f
→
gás nobre
2
→
metal
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d) Se metal, coloque-o em uma das seguintes subclasses: metal alcalino, metal alcalino terroso, metal de
transição externa, lantanídio, actinídio.
•
•
•
•
•
19
X →
Y →
25
33
Z→
T→
63
86
V →
• 90 W →
1
... 4s → metal alcalino
... 4s
2
5
3d → metal de transição externa
2
3
... 4s 3d → metal de transição externa
2
7
... 6s
... 4f
4f → metal de transição interna (lantanídeos)
14
6
... 6p
10
5d
2
7s
6
6p → gás nobre
2
5f → metal de transição interna (actinídeos)
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TD nº 02 – Química 2 – 1º ano - 2011
e) Por que a atual classificação dos elementos é periódica?
Quando os elementos químicos são agrupados em ordem crescente de número
atômico (Z), observa-se a repetição periódica de várias de suas propriedades.
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