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Classificação Periódica
Histórico
O homem sempre esteve preocupado em organizar
tabelas, diagramas e gráficos, pois assim, poderia,
rapidamente, obter informações.
Na química, esta tendência está presente com a
utilização da tabela periódica. Dois cientistas contribuíram
muito neste aspecto. Foram eles:
Mendeleev (1871) organiza a primeira tabela periódica,
onde os elementos estavam organizados em ordem de
massa atômica (A) crescente.
Moseley (1913) corrige a tabela de Mendeleev,
introduzindo a ordem crescente de número atômico (Z)
como critério de organização. Esta é a tabela periódica atual.
Família ou
grupo
Nº de elétrons
de valência
Configurações de
valência
Nomes
1A
1
ns1
Metais alcalinos
2A
2
ns 2
Metais alcalinos terrosos
3A
3
ns 2 np 1
4A
5A
6A
7A
8A ou zero
Tabela Periódica Atual
Dentre os mais de cem elementos conhecidos, temos os
naturais, que constituem a matéria do nosso mundo físico, e os
artificiais, que foram obtidos em laboratórios de pesquisa nuclear.
Observe a posição dos elementos naturais e artificiais na tabela
periódica:
Organização da Tabela Periódica Atual
Atualmente, os elementos estão dispostos em ordem crescente
de número atômico, originando na horizontal os períodos e, na
vertical, as famílias ou grupos.
Períodos – Denomina-se período ou série cada uma das linhas
da tabela. O número do período corresponde ao número de camadas
ocupadas pelos elétrons, daí termos sete períodos. Observe:
2
2
4Be : 1s
{ 2s
{ (2º período)
K
2
L
2
1
11Na : 1s
2p 6 3s
{ 2s
{ (3º período)
1
4
2
4
3
K
M
L
Famílias – As dezoito colunas da tabela são denominadas
famílias ou grupos. Os elementos que pertencem a uma mesma
família apresentam propriedades químicas semelhantes, devido ao
fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na camada
de valência.
Os grupos são identificados de duas maneiras. A mais comum
é utilizar números seguidos das letras A e B (1A, 2A, etc.).
A IUPAC recomenda, atualmente, que se utilize o sistema que
simplesmente numera de 1 a 18 as famílias e abandona as letras A
e B.
Famílias A – Os elementos que constituem estas famílias são
denominados representativos, e seus elétrons diferenciais 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. Observe:
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Família do boro
4
2
ns np
2
Família do carbono
5
2
ns np
3
Família do nitrogênio
6
2
4
Calcogênios
7
2
ns mp
5
Halogênios
8
2
6
Gases nobres
ns np
ns np
Observações:
O hidrogênio, apesar de estar localizado na 1A, não é metal
alcalino.
O hélio (He) é o único gás nobre que não apresenta oito
elétrons, pois somente dispõe da primeira camada.
FAMÍLIAS B – Estes elementos são chamados de elementos
de transição. Uma parte ocupa o bloco central da tabela periódica,
de 3B até 2B (10 colunas), e apresenta o elétron diferencial
ocupando subnível d. Observe a distribuição teórica, que não
corresponde a realidade em alguns casos:
3B
4B
5B
6B
7B
8B
8B
8B
1B
2B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d10
d
d
d
d
d
d
d
d
d
Se você observar a tabela atentamente, vai notar que existe
uma sequência de duas linhas fora e abaixo do corpo da mesma.
Esta sequência aloja as séries do lantanídeos e dos actinídeos.
Nestas séries o elétron diferencial está contido em subnível f. São
chamados de elementos de transição interna.
Observe o esquema abaixo, mostrando a divisão por subníveis
na tabela:
Distribuição dos Elementos
A classificação dos elementos segundo a sua natureza é
melhor entendida observando a estrutura da tabela:
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Classificação Periódica
onde:
Zef: carga nuclear efetiva
Z: número de prótons (número atômico do átomo)
S: número de elétrons que estão entre o núcleo e o elétron em
questão (níveis internos).
Observe que a carga nuclear efetiva sobre elétrons externos
de um átomo é sempre menor que a carga nuclear total do átomo,
pois os elétrons internos produzem um efeito de blindagem sobre
os elétrons externos.
H
Onde:
H
Hidrogênio
Metais – dois terços dos elementos
Semi-metais – 7 elementos
Ametais – 11 elementos
Gases nobres – 6 elementos
• Metais – constituem cerca de 74% dos elementos; são bons
condutores de calor e de eletricidade, dúcteis e maleáveis, são
sólidos nas condições ambiente, com exceção do mercúrio (Hg),
que é líquido.
• Ametais – constituem cerca de 20% dos elementos, porém
são os mais dúcteis nem maleáveis. Sólidos: C, P, S, I; líquido: Br;
gasosos: N, O, F, Cl.
• Semi-metais – apresentam propriedades intermediárias entre
os metais e ametais, são eles: B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po.
• Gases nobres – constituem cerca de 6% dos elementos;
apresentam alta estabilidade devido à camada de valência com oito
elétrons.
Propriedades Periódicas
As propriedades periódicas são aquelas que, na medida em
que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes
para intervalos regulares, ou seja, se repetem periodicamente.
Exemplo: o número de elétrons na camada de valência.
Carga Nuclear Efetiva
Para se entender as propriedades periódicas de uma maneira
mais eficiente, sem apenas decorar o seu desenvolvimento, é
necessário entender o conceito de carga nuclear efetiva.
Vamos imaginar um átomo com vários elétrons. Devemos
lembrar de dois fatos simples:
• Núcleo (prótons) atrai os elétrons;
• Os elétrons se repelem mutuamente.
Então podemos imaginar que duas forças atuam no átomo: a
atração e a repulsão. Podemos também considerar que a força
efetiva com a qual o núcleo atrai um determinado elétron, é
diminuída pelos outros elétrons, isto é, quantos mais elétrons
existirem entre o núcleo e um determinado elétron, menor será a
atração do núcleo sobre o determinado elétron, pois os outros
elétron tentam afasta-lo.
Podemos definir matematicamente esta relação:
Zef = Z - S
Observação:
Quanto maior a carga nuclear efetiva em um átomo, maior será
a atração do núcleo sobre os seus elétrons externos.
Raio Atômico
Esta propriedade mede o tamanho do átomo, porém esta
medida é relativa, pois a eletrosfera do átomo não tem limites
definidos. Devemos levar em conta dois fatores determinantes:
• Número de níveis (camadas): quanto maior o número de
níveis, maior será o tamanho do átomo.
Se os átomos apresentam o mesmo número de camadas,
devemos observar outro critério.
• Número de prótons: o átomo que apresenta maior número
de prótons exerce uma maior atração sobre os seus elétrons, o que
ocasiona uma redução do seu tamanho.
Podemos esquematizar a tendência de crescimento do raio
atômico da seguinte forma:
• Numa mesma família: o raio atômico aumenta de cima para
baixo na tabela, devido ao aumento do número de níveis ocupados.
• Num mesmo período: o raio aumenta da direita para a
esquerda na tabela, devido à diminuição do número de prótons
nesse sentido que diminui a carga nuclear efetiva sobre os elétrons
externos.
Observe:
Energia de Ionização
É a energia absorvida pelo átomo para permitir a retirada de
um ou mais elétrons, a partir de um átomo isolado no estado gasoso:
X0(g) + Energia → X+(g) + e–
Podemos perceber que, quanto maior a carga nuclear efetiva
sobre os elétrons, maior será a energia necessária para retirada do
elétron.
Observação:
Quanto maior o tamanho do átomo, menor será a energia de
ionização.
Outro ponto importante é a relação entre as energias de
ionização sucessivas de um átomo:
X0(g) + Energia → X+(g) + e–
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X+(g) + Energia → X2+(g) + e–
X2+(g) + Energia → X3+(g) + e–
Podemos perceber que a terceira energia de ionização é a maior
das três, pois existe um maior desequilíbrio de carga positivas e
negativas, aumentando a atração. Observe a relação entre os três
valores:
E1 < E2 < E3
Volume Atômico
É definido como o volume ocupado (em cm³ ou mL) por 1 mol
de átomos do elemento no estado sólido. Na tabela:
Eletroafinidade
É a energia liberada quando um átomo isolado, no estado
gasoso, recebe um elétron.
X0(g) + e– → X–(g) + Energia
A eletroafinidade é uma medida experimental muito difícil de
ser determinada, verifica-se que, de maneira geral, quanto menor o
tamanho do átomo, maior será a sua eletroafinidade. Como a energia
é liberada, é uma quantidade exotérmica. Os gases nobres
apresentam valores positivos.
Densidade
É definida como a razão entre a massa do elemento dividida
pelo volume ocupado (d = m/V). A densidade dos elementos
depende de fatores que serão estudados em outros capítulos . Neste
ponto, apenas vamos descrever o comportamento da propriedade
na tabela periódica. Observe o esquema:
01. (UECE-04) Famílias e blocos indicam a localização e
caracterizam os elementos da Tabela Periódica. Das alternativas
abaixo, assinale a única verdadeira:
a) os lantanídeos e os actinídeos são chamados de elementos de
transição interna porque apresentam o subnível f incompleto
b todos os elementos representativos têm os subníveis s do
último nível incompletos
c) todos os gases nobres apresentam o subnível p do último
nível completo
e) os elétrons de valência de um elemento do bloco d se encontram
na penúltima camada
02. A classificação periódica dos elementos coloca na mesma
coluna:
a) elementos de propriedades químicas e físicas iguais e com
fórmulas diferentes.
b) elementos de propriedades químicas e físicas diferentes,
fórmulas e nomes semelhantes.
c) elementos de propriedades químicas semelhantes, propriedades
físicas variando gradativamente e compostos com fórmulas e
nomes semelhantes.
d) compostos de fórmulas e nomes diferentes, propriedades físicas
e químicas diferentes.
e) apenas elementos com propriedades químicas iguais.
Na tabela, o elemento mais denso é o ósmio (Os, 22,5 g/cm3)
03. Maleabilidade, ductibilidade, brilho e condutividade elétrica
Ponto de Fusão (PF) e Ponto de Ebulição (PF)
O ponto de fusão marca a passagem do estado sólido para o
estado líquido e ponto de ebulição marca a passagem do estado
líquido para o estado gasoso. Na tabela periódica estas
propriedades apresentam um desenvolvimento semelhante à
densidade, pois dependem de fatores ainda não estudados. Especial
atenção deve ser dada aos elementos tugstênio (W), que apresenta
o maior ponto de fusão entre os metais (aprox. 3400°C), e carbono
(C), com PF acima de 3500°C. Na tabela:
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são propriedades características dos:
a) gases nobres
b) halogênios
c) semimetais
d) ametais
e) metais
04. (Imes-SP) Afinidade eletrônica ou eletroafinidade é uma
propriedade periódica que tem por finalidade medir a:
a) Capacidade que um átomo possui de atrair elétrons para perto
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de si, em comparação a outro átomo.
b) Capacidade que um átomo possui de doar elétrons, em
comparação a outro átomo.
c) Quantidade de energia necessária para tirar o elétron do átomo,
transformando-o em íon positivo.
d) Quantidade de energia requerida para tirar o elétron mais
fracamente ligado de um íon.
e) Quantidade de energia liberada quando um átomo neutro e
isolado, no estado gasoso, captura um elétron.
05. (Fatec-SP) Com relação às seguintes propriedades periódicas:
I. Em uma mesma família química, quanto menor o número atômico,
menor é o potencial de ionização.
II. Os átomos da família 6A possuem um raio atômico menor que os
átomos da família 1A, pertencentes ao mesmo período.
III. Na tabela periódica, quanto maior o caráter metálico do
elemento, menor sua afinidade eletrônica.
Há correção em:
a) I e II.
b) II e III.
c) I e III.
d) III apenas.
e) I, II e III.
d) afinidade eletrônica, eletronegatividade e potencial de ionização.
e) afinidade eletrônica, potencial de ionização e eletronegatividade.
09. (PUC-MG) Os íons X+2 e Y–3 são isoeletrônicos do argônio.
Em relação aos átomos eletricamente neutros correspondentes aos
íons, é CORRETO afirmar que:
a) são do mesmo período.
b) X tem maior afinidade eletrônica que Y.
c) Y tem menor raio atômico que X.
d) X tem caráter metálico menos acentuado que Y.
e) Y é um semimetal.
10. Considere as seguintes configurações fundamentais do último
nível de energia (nível de valência) dos átomos neutros X e Y:
Átomo X:2s1.
Átomo Y: 2s2 2p5.
Com base nessas configurações, é possível afirmar que:
a) O átomo X é maior que Y.
b) O átomo X ganha elétrons mais facilmente.
c) O átomo Y perde elétrons mais facilmente.
d) Ambos são gases nobres.
e) X e Y pertencem a períodos diferentes na classificação periódica.
11. (Unisinos-RS) Entre as alternativas abaixo, indique aquela que
06. (PUC-RS) Os elementos classificados na tabela periódica que
apresentam, de um modo geral, os menores raios atômicos e os
maiores valores de energia de ionização são os:
a) metais alcalinos, que são elementos representativos do grupo
1.
b) lantanídios, metais de transição interna, localizados no 6º
período.
c) actinídios, metais de transição interna, localizados no 7º período.
d) halogênios, que são elementos representativos do grupo 17.
e) gases nobres, que são elementos representativos do grupo 18.
07. A equação que está associada a energia de ionização do cloro
é:
a)
b)
c)
d)
e)
Cl2 (g)
Cl– (g)
Cl2 (g)
Cl (g)
Cl (g)
→ 2 Cl (g)
→ Cl (g) + 1e–
→ Cl2+ (g) + 1e–
→ Cl+ (g) + 1e–
+ 1e– → Cl– (g)
08. (UFPB) Considerando-se as definições abaixo:
I. Energia necessária para retirar um elétron de um átomo no estado
gasoso formando um íon gasoso.
II. Tendência que um átomo possui de atrair para próximo de si o
par de elétrons em uma ligação química.
III. Energia dissolvida quando um átomo, no estado gasoso, recebe
um elétron.
Verifica-se que I, II e III são, respectivamente,
a) potencial de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade.
b) eletronegatividade, afinidade eletrônica e potencial de ionização.
c) potencial de ionização, eletrone-gatividade e afinidade
eletrônica.
contém afirmações exclusivamente corretas sobre os elementos
cujas configurações eletrônicas são apresentadas a seguir:
Elemento
A
B
C
D
E
Configuração eletrônica
1s2 2s2 2p6 3s1
1s2 2s2 2p4
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
a) O elemento C é um gás nobre e o elemento B é um halogênio.
b) Os elementos A e C situam-se, respectivamente, no terceiro e
quarto períodos da Tabela Periódica.
c) O elemento E é um calcogênio e situa-se no quinto período da
Tabela Periódica.
d) O elemento B é um halogênio do segundo período, enquanto o
elemento D situa-se no sexto período da Tabela Periódica.
e) O elemento A é um metal alcalino-terroso.
12. (Vunesp-SP) Considerando as propriedades dos elementos
químicos e a Tabela Periódica, é incorreto afirmar que:
a) Um metal é uma substância dúctil e maleável que conduz
corrente elétrica.
b) Um não-metal é uma substância que não conduz corrente
elétrica, não é dúctil nem maleável.
c) Um metalóide (ou semimetal) tem aparência física de um metal,
mas tem comportamento químico semelhante ao de um nãometal.
d) A maioria dos elementos químicos é constituída de não-metais.
e) Os gases nobres são monoatômicos.
13. (UFPel-RS) A Província Mineral de Carajás, situada no estado
do Pará, considerada a mais rica reserva de minério de ferro do
mundo, apresenta, na sua extensão, bilhões de toneladas de metais,
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tais como: ferro, cobre, manganês, níquel, prata, ouro, alumínio,
zinco, estanho, cromo e tungstênio. Considerando os elementos
citados e a posição que cada um ocupa na Tabela Periódica,
podemos afirmar que:
a) O alumínio pertence à classe dos elementos representativos e
apresenta configuração final ns2 np3.
b) O tungstênio é um semimetal, com 4 elétrons na camada de
valência.
c) A prata e o ouro são metais e pertencem ao mesmo período da
Tabela Periódica
d) O níquel e o cromo são metais que, no estado fundamental,
apresentam seus elétrons distribuídos em três camadas
eletrônicas.
e) Ferro, cobre e zinco são metais de transição que, no estado
fundamental, apresentam seus elétrons distribuídos em quatro
camadas eletrônicas.
14. (PUC) Resolva a questão com base na análise das afirmativas
a seguir:
I. Em um mesmo período, os elementos apresentam o mesmo
número de níveis.
II. Os elementos do grupo 2A apresentam, na última camada, a
configuração geral ns2.
III. Quando o subnível mais energético é s ou p, o elemento é de
transição.
IV. Em um mesmo grupo, os elementos apresentam o mesmo número
de camadas.
Conclui-se que, com relação à estrutura da classificação periódica
dos elementos, estão corretas as afirmativas:
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) II e IV
e) III e IV
15. O comportamento químico semelhante dos elementos de uma
dada família da tabela periódica é melhor explicado pelo fato de que
os átomos destes elementos têm:
a) o mesmo número total de elétrons.
b) o mesmo número de elétrons na última camada.
c) o mesmo número de prótons.
d) a mesma estrutura do núcleo.
e) o mesmo número de neutrôns.
16. (UFPB) Na tabela periódica moderna, os elementos químicos
estão dispostos em ordem crescente de:
a) massa atômicas
b) valências
c) propriedades físicas
d) volumes atômicos
e) cargas do núcleo
17. (UFRN) Energia de ionização é a energia mínima necessária
para remover e elétron mais fracamente ligado de um átomo gasoso
em seu estado fundamental.
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Assinale a opção correspondente ao átomo que apresenta maior
energia de ionização:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p1
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
18. (UFRN) Qual alternativa explica o aumento de Energia de
ionização no grupo dos metais alcalinos?
a) Aumento do raio atômico.
b) Diminuição do raio atômico.
c) Aumento do número atômico.
d) Aumento do número de camadas.
e) Número de elétrons na camada de valência.