AULA 09 - Cursinho TRIU

AULA 09 – Tabela periódica e propriedades
periódicas
Em nossas aulas passadas aprendemos a respeito da composição dos
átomos, suas subpartículas (prótons, elétrons e nêutrons) e como a distribuição
dessas partículas se faz no átomo. Vimos também que os elementos químicos
são diferentes uns dos outros, sendo essa diferença verificada no número
atômico (Z) de cada elemento químico. Desse modo, para facilitar a
compreensão a respeito dos elementos torna-se necessária alguma ferramenta
que agrupe esses de acordo com as suas similaridades e diferencie-os quando
possuírem propriedades diferenciadas, quando for esse caso. Com estudos
nesse âmbito surgiu a tabela periódica.
Tabela Periódica
No início do século XIX, os químicos conheciam apenas cerca de 30
elementos e já dispunham de técnicas de laboratório que lhes permitiam
determinar uma série de características desses elementos, como densidade,
massa atômica, reatividade, etc. Com isso, surgiu a necessidade de organizar
esses elementos de acordo com alguma característica comum entre eles. Para
isso DIVERSAS teorias surgiram, tais como a lei das tríades proposta em 1829
por Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) (Figura 1), onde o autor
classificava os elementos de acordo com propriedades semelhantes e separavaos em trios onde a massa do elemento central é aproximadamente igual a média
aritmética
dos
elementos.
Figura 1 - Proposta de Organização da Lei das Tríades.
outros
dois
Já em 1862 surgiu o parafuso telúrico proposto por
Alexandre de Chacourtois (1820-1886) (Figura 2) onde o
autor distribuía os elementos de acordo com a sua massa,
formando uma espécie de parafuso onde a massa dos
elementos aumentava gradativamente ao longo das voltas
desse objeto.
Em 1865, J. A. R. Newlands (1837-1898) surge com
a Lei das oitavas, que comparou a distribuição dos
Figura 2 - O parafuso
elementos químicos com a escala musical, verificando telúrico proposto por
Alexandre de Chacourtois
que alguns elementos químicos variavam de maneira
semelhante as notas musicais, formando as oitavas da escala musical. Veja as
comparações desse cientista na tabela 1.
Tabela 1 - Associação proposta por Newlands das notas musicais com os elementos
Escala Musical (nota)
Elementos
Dó
H, F, Cl, ...
Ré
Li, Na, K...
Mi
Be, Mg, Ca,...
Fá
B, Al, Cr,...
Sol
C, Si, Ti,...
Lá
N, P, Mn, ...
Si
O, S, Fe,...
Verificando essas teorias, com o conhecimento atual, verificamos que
essas não efetuavam classificações seguras dos elementos químicos e também
não se baseiam em propriedades intrínsecas dos elementos químicos. Com
base nessa fundamentação, aproximadamente em 1869, Dimitri Ivanovich
Mendeleev (1834-1907), um cientista russo, criou o modelo de tabela que
utilizamos até hoje.
Dimitri era uma pessoa muito organizada e costumava anotar as
propriedades de cada elemento em fichas específicas para cada um deles. Um
dia estudando esses dados verificou que ao colocar as fichas dos elementos em
ordem crescente de massas, certas propriedades repetiam-se várias vezes.
Com isso, Mendeleev organizou os elementos em linhas horizontais,
adotando o seguinte critério: quando as propriedades de um elemento eram
semelhantes às de outro da mesma linha, esse elemento era deslocado para
uma próxima linha e posto na coluna do elemento com o qual possuía
semelhança. Desse modo, formaram-se colunas com os elementos que
apresentavam propriedades químicas semelhantes. As linhas horizontais foram
denominadas períodos, e as colunas, grupos ou famílias.
Veja o exemplo da tabela utilizada atualmente na figura 4.
Figura 3 - Tabela Periódica utilizada atualmente baseada na proposta de Mendeleev
Uma das coisas mais brilhantes do seu trabalho é que ele deixou
em sua tabela espaços vazios que correspondiam a elementos desconhecidos
na época. Mendeleev previu a existência desses elementos, assim como
algumas de suas características, que foram confirmadas posteriormente. Por
exemplo, o elemento químico chamado de Germânio (Z = 32). Mendeleev fez
previsões sobre esse elemento, chamando-o de Ecassilício. Veja na tabela 2 o
que Mendeleev propôs e o que, posteriormente, foi verificado para esse
elemento.
Tabela 2- Propriedades propostas por Mendeleev para o Ge e os valores dessas determinadas
experimentalmente
Propriedades
Propriedades previstas por
Mendeleev
para
o
Ecassilício (1871)
Massa Atômica
Densidade (g cm-3)
Cor
Densidade do óxido (g cm-3)
72
5,50
Cinzento
4,7
Propriedades
determinadas
experimentalmente para o
Germânio (Ge) (1885)
72,6
5,47
Cinzento Claro
4,7
Para compreendermos melhor as conclusões de Mendeleev, dividimos a tabela
em períodos e famílias ou grupos.
PERÍODOS
Na tabela atual existem 7 períodos, e o número do período de um
determinado elemento químico corresponde a quantidade de níveis (camadas)
eletrônicos que esse elemento apresenta.
Por exemplo, fazendo a distribuição eletrônica do Be (Berílio) (Z = 4):
4Be
 1s2 2s2
Verificamos que esse elemento possui as camadas K e L, ou seja, níveis
1 e 2. Logo, esse elemento deve estar localizado no segundo período da
tabela.
Já o elemento Al (Alumínio) (Z = 13):
13Al
 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Veja que nesse caso o elemento possui as camadas K, L e M, ou seja,
níveis 1, 2 e 3. Logo, deve estar localizado no terceiro período da tabela.
Um último exemplo é o elemento Os (Ósmio), cujo número atômico é 76.
Sua distribuição eletrônica é:
76Os
 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6 6s2 4f14 5d6.
Veja que sua camada de valência é a camada 6. Logo, esse elemento
químico deve estar localizado no sexto período da tabela.
GRUPOS OU FAMÍLIAS
Grupos ou Famílias são os nomes dados as colunas verticais verificadas
na tabela periódica, conforme verificado na figura 3. Assim como elementos de
um mesmo período, elementos de uma mesma família (ou grupo) possuem
propriedades químicas semelhantes. Desse modo, foram atribuídos nomes a
algumas famílias da tabela periódica. Para ver esses nomes todos em conjunto,
verifique esses na figura 3 ou na tabela 3.
As propriedades semelhantes observadas se atribuem as semelhanças
na distribuição eletrônica dos elementos de uma mesma família
Mas que semelhanças são essas?
Ao fazermos a distribuição eletrônica de elementos de uma mesma família
verificamos que esses possuem número de elétrons na camada de valência!
Como assim?
Veja a distribuição eletrônica dos elementos sódio e potássio abaixo:
11Na
 1s2 2s2 2p6 3s1
19K
 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Veja que o sódio (Na) é um elemento do terceiro período da tabela
periódica, visto que sua camada de valência é a 3 conforme a distribuição
eletrônica. Já o potássio é um elemento do quarto período, de acordo com esse
mesmo método. Como semelhanças entre esses verificamos que ambos
possuem apenas 1 elétron em sua camada de valência, sendo o subnível mais
energético do Na o 3s e o do K o 4s. Se efetuarmos a distribuição eletrônica dos
demais elementos da família 1A (Li, Rb, Cs e Fr) verificaremos que todos terão
apenas um elétron em sua camada de valência, terminando sua distribuição
sempre no subnível s.
Esse mesmo conceito dos elementos de uma mesma família possuírem o
mesmo número de elétrons na camada de valência é aplicado às outras famílias
da tabela periódica, havendo algumas exceções e diferenças entre esses. Como
similaridade verificamos que os elementos de uma mesma família sempre
possuem o subnível mais energético semelhante, variando somente o número
de períodos do elemento. Desse modo, verificamos que a tabela se divide de
acordo com a figura 4.
Figura 4 - Distribuições dos subníveis mais energéticos nos blocos da tabela
periódica
De acordo com a figura, os elementos do bloco em amarelo com a letra
“s” indicada possuem como subnível mais energético o subnível s. Já os
elementos do bloco com a letra “p” possuem como subnível mais energético o
subnível p. Esses dois blocos da tabela compõe os elementos representativos
(destacados em amarelo na figura), enquanto os elementos de transição
externa (aqueles com o subnível d mais energético representados em verde) e
os de transição interna (aqueles com o subnível f mais energético representados
em roxo).
Para compreendermos como ocorre a distribuição eletrônica e localização
na tabela das diferentes famílias, vejamos a tabela 3.
Tabela 3 - Subnível mais energético e elétrons na camada de valência dos elementos
representativos
Subnível de
maior energia
Elétrons na
valência
Família
Grupo
Nome da
família
ns1
ns2
1
2
1A
2ª
1
2
ns2np1
ns2np2
3
4
3ª
4A
13
14
ns2np3
5
5A
15
ns2np4
ns2np5
ns2np6
6
7
8
6A
7A
8A
16
17
18
Metais alcalinos
Metais alcalinos
terrosos
Família do Boro
Família do
Carbono
Família do
Nitrogênio
Calcogênios
Halogênios
Gases Nobres
Observando essa tabela verificamos então que todos os elementos que
compõe os calcogênios (família 6A) possuem 6 elétrons na camada de valência
e possuem o subnível p de sua camada de valência como o mais energético. Já
os metais alcalinos terrosos possuem 2 elétrons em sua camada de valência e
possuem como subnível mais energético o s.
Para facilitar a compreensão desses tópicos abordados, pratique
resolvendo os exercícios abaixo.
1) (FATEC 2005) Imagine que a Tabela Periódica seja o mapa de um continente, e que os
elementos químicos constituem as diferentes regiões desse território.
A respeito desse mapa são feitas as seguintes afirmações:
I. Os metais constituem a maior parte do território desse continente.
II. As substâncias simples gasosas, não metálicas, são encontradas no nordeste e na costa
leste desse continente.
III. Percorrendo-se um meridiano (isto é, uma linha reta no sentido norte-sul), atravessam-se
regiões cujos elementos químicos apresentam propriedades químicas semelhantes.
Dessas afirmações,
a) apenas I é correta.
b) apenas I e II são corretas.
c) apenas I e III são corretas.
d) apenas II e III são corretas.
e) I, II e III são corretas.
2) (UFSC) Observe os elementos químicos:
Elemento
Distribuição eletrônica
A
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
B
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10
5p6 6s2
C
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
D
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
E
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Com base nas informações constantes no quadro acima, assinale a(s) proposição(ões)
correta(s), considerando a posição do elemento na Tabela Periódica:
01. A é gás nobre.
02. E é calcogênio.
04. C é halogênio.
08. B é alcalino- terroso.
Somatório
16. D é alcalino.
Nesse aula abordamos principalmente os aspectos superficiais da tabela
periódica e falamos separadamente apenas dos elementos representativos,
visto que são aqueles com maior destaque nos vestibulares atuais. Nas
próximas aulas daremos continuidade aos exemplos contendo elementos de
transição interna e externa, bem como daremos continuidade as explicações
das características das famílias da tabela periódica. Desse modo, se não
entendeu algum conteúdo, NÃO SE DESESPERE! Tire dúvidas nas aulas de
exercícios e não esqueça que retomaremos nas aulas seguintes! Mantenha os
estudos em dia e bons estudos!