Profº Nilsonmar BEM-VINDOS AO REINO PERIÓDICO. Esta é uma terra de fantasia,mas está mais próxima da realidade do que parece.Este é o reino dos elementos químicos,as substâncias a partir das quais tudo é tangível e feito.Não é um país muito grande pois consiste de um pouco mais de centenas de regiões,mas ainda assim é responsável por tudo que constitui nosso mundo. ATKINS,P.W.1996 Sempre foi preocupação dos cientistas organizar os resultados obtidos experimentalmente de tal maneira que semelhanças, diferenças e tendências se tornassem mais evidentes. Isto facilitaria previsões a partir de conhecimentos anteriores. Um dos recursos mais usados em Química para atingir essa finalidade é a tabela periódica. Foi somente em 1869 que surgiu uma tabela que atendia as necessidades dos químicos e que se tornou a base da tabela atual. Foi proposta por Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907) que organizada os elementos em linhas verticais, os grupos ou famílias. O PRINCÍPIO..... Dos atuais 115 elementos químicos conhecidos,cerca de 60 já haviam sido isolados e estudados em 1869,quando o químico russo Dmitri Mendeleev se destacou na organização metódica desses elementos. MENDELEEV listou os elementos e suas propriedades em cartões individuais e tentou organizá-los de diferentes formas à procura de padrões de comportamento. A solução foi encontrada quando ele dispôs os cartões em ordem crescente da massa atômica. H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca MASSA ATÔMICA CRESCENTE Porém,em 1913, Moseley descobriu o número atômico Z e ficou determinado que os elementos deveriam obedecer a uma ordem crescente de número atômico e não de massa atômica. Com a descoberta de MOSELEY a tabela passou a ser organizada com a disposição dos elementos em ordem crescente de número atômico e assim foi enunciada a lei periódica dos elementos: AS PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS SÃO FUNÇÕES PERÍÓDICAS DE SEUS NÚMEROS ATÔMICOS H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Ordem crescente de Z O princípio de construção da tabela periódica atual está baseado em que as semelhanças nas propriedades químicas dos elementos são justificadas pelas semelhanças de suas eletrosferas. 12 Unidade de massa atômica (u) é a massa de 1/12 do átomo de C (IUPAC) 1A Número Atômico 1 H 2,1 Li 11 Na 1,0 4 Be 0,9 12 Mg Rb 0,8 20 Cs 0,8 38 Fr 223,00 1,2 13 Ca Sr 0,7 56 Ba 1,0 21 3B 4B 5B 6B 7B (3) (4) (5) (6) (7) Sc 1,3 22 44,95 1,0 39 Y 1,2 40 88,90 0,9 57 * Ra Ti 1,5 23 47,86 Zr 72 Hf 1,4 41 ** 104 226,00 1,6 24 Nb 1,3 73 Ta 1,6 42 105 261,00 Db 1,6 25 Mo 1,5 74 W 1,8 43 262,00 1,5 26 Tc 1,7 75 Re 1,9 44 107 263,00 1,8 27 Ru 1,9 76 Os 2,2 45 108 262,00 1,8 28 Rh 2,2 77 Ir 2,2 46 109 265,00 1,8 29 4A 5A 6A 7A (14) (15) (16) (17) B Pd 2,2 78 Pt 2,2 47 110 266,00 2B (11) (12) 26,98 Cu 1,9 30 Ag 2,2 79 Au 1,9 48 111 269,00 Uuu 1,6 31 2,0 6 1,5 14 Cd 2,4 80 Hg 1,7 49 272,00 In 1,9 81 Tl 2,5 7 Si 1,6 32 Ge 50 Sn 1,8 33 82 204,38 Pb 8 P As 1,8 51 Sb 207,20 Bi 3,5 9 S 2,5 17 2,0 34 Se Te 2,4 35 208,98 Po 4,0 10 Ne 3,0 18 4,00 Cl 20,17 Br 2,1 53 I 2,8 36 85 208,98 At Kr 83,79 2,5 54 126,90 2,0 Ar 39,94 79,90 127,60 1,9 84 He 35,45 78,96 1,9 52 F 2 18,99 32,06 121,76 1,8 83 O 15,99 2,1 16 74,92 118,71 1,8 3,0 30,97 72,64 1,7 N 14,00 1,8 15 28,08 114,81 200,59 112 Ga C 12,01 69,72 112,41 196,96 Uun Zn 65,40 107,86 195,08 Mt 1B Al 63,54 106,42 192,21 Hs Ni 58,69 102,90 190,23 Bh Co (10) 58,93 101,07 186,20 Sg Fe (9) 55,84 98,90 183,84 106 Mn 8B (8) 54,93 95,94 180,94 Rf Cr 51,99 92,90 178,49 0,9 89 V 50,94 91,22 137,32 0,7 88 3A (13) 10,81 87,62 132,90 87 5 40,07 85,46 55 1,5 24,30 39,09 37 Peso Atômico 9,01 22,98 K Símbolo Químico 1,00 (2) 6,94 19 8A (18) 2A 1,00 3 Eletronegatividade 2,1 H (1) 1 Xe 131,29 2,2 86 209,98 Rn 222,01 Uub 277,00 Lantanídios 57 * La 1,1 58 139,00 Ce 1,1 59 140,00 Pr 1,1 60 141,00 Nd 1,1 61 144,00 Pm 1,1 62 145,00 Sm 1,2 63 150,00 Eu 1,2 64 152,00 Gd 1,2 65 157,00 Tb 1,2 66 159,00 Dy 1,2 67 163,00 Ho 1,2 68 165,00 Er 1,2 69 167,00 Tm 1,3 70 169,00 Yb 1,3 71 173,00 Lu 1,3 175,00 Actinídios 89 ** Ac 227,00 1,1 90 Th 232,00 1,3 91 Pa 1,5 231,00 92 U 238,00 1,7 93 Np 1,3 94 237,00 Pu 1,3 244,00 95 Am 243,00 1,3 96 Cm 247,00 1,3 97 Bk 247,00 1,3 98 Cf 251,00 1,3 99 Es 252,00 1,3 100 Fm 257,00 1,3 101 Md 258,00 1,3 102 No 259,00 1,3 103 Lr 262,00 Ordem crescente de energia dos subníveis: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p Volume molar dos gases ideais na CNTP = 22,4 L.mol -1 Constante Universal dos gases ideais = 0,082 atm.L.mol .k Constante de Faraday = 96.500 C.mol -1 -1 -1 Equipe de Química - Colégio Santa Marcelina - RIO Família (ou grupo) À medida que percorremos um período, as propriedades físicas variam regularmente, uniformemente. 1º período (ou série) 2º período (ou série) 3º período (ou série) 4º período (ou série) 5º período (ou série) 6º período (ou série) 7º período (ou série) Série dos Lantanídeos Série dos Actinídeos Num grupo,(famílias),os elementos apresentam propriedades químicas semelhantes. Configuração eletrônica: Períodos: horizontal indica o nº de níveis eletrônico Grupos/Famílias:Veltical:1,2,13,14,15,16,17,18 nº de elétrons no último nível Hélio só tem 2 elétrons. Organização da Tabela Periódica Famílias ou grupos A tabela atual é constituída por 18 famílias. Cada uma delas agrupa elementos com propriedades químicas semelhantes, devido ao fato de apresentarem a mesma configuração eletrônica na camada de valência. 2 1 3 Li 1s 2s 1 Na 1s 2s 2 p 3s 11 2 2 6 Família IA = todos os elementos apresentam 1 elétron na camada de valência. Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famílias ou grupos. A mais comum é indicar cada família por um algarismo romano, seguido de letras A e B, por exemplo, IA, IIA, VB. Essas letras A e B indicam a posição do elétron mais energético nos subníveis. No final da década passada, a IUPAC propôs outra maneira: as famílias seriam indicadas por algarismos arábicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B. Os elementos que constituem essas famílias são denominados elementos representativos, e seus elétrons mais energéticos 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. Família ou grupo Nº de elétrons na camada de valência Distribuição eletrônica da camada de valência IA 1 ns¹ Metais alcalinos IIA 2 ns² Metais alcalinos terrosos IIIA 3 ns² np¹ Família do boro IVA 4 ns² np² Família do carbono VA 5 ns² np³ Família do nitrogênio VIA 6 ns² np4 Calcogênios VIIA 7 ns² np5 Halogênios VIIIA ou O 8 ns² np6 Gases nobres Nome Localização dos elementos nas Famílias B Os elementos dessas famílias são denominados genericamente elementos de transição. Uma parte deles ocupa o bloco central da tabela periódica, de IIIB até IIB (10 colunas), e apresenta seu elétron mais energético em subníveis d. IIIB d 1 IVB d 2 VB d VIB 3 d 4 VIIB d 5 VIIIB d 6 d 7 d Exemplo: Ferro (Fe) / Z = 26 1s²2s²2p63s²3p64s²3d6 Período: 4º Família: 8B 8 IB IIB 9 10 d d Localização dos elementos nas Famílias A A distribuição eletrônica do átomo de um dado elemento químico permite que determinemos sua localização na tabela. Exemplo: Sódio(Na) – Z = 11 1s²2s²2p63s¹ Período: 3º Família: 1A – Metais Alcalinos O esquema abaixo mostra o subnível ocupado pelo elétron mais energético dos elementos da tabela periódica. s p d f METAIS Apresentam brilho quando polidos; Sob temperatura ambiente, apresentam-se no estado sólido, a única exceção é o mercúrio, um metal líquido; São bons condutores de calor e eletricidade; São resistentes maleáveis (lâminas) e dúcteis (fios). Correspondem a 4,16% da crosta terrestre,sendo cálcio e magnésio os mais abundantes; O rádio é raro e muito instável (radioativo); Por ser muito reativo não se encontra isolado,mas combinado,principalmente na forma de silicatos,carbonatos e sulfatos; Ex: O magnésio é facilmente moldável e é utilizado na fabricação de ligas metálicas; AMETAIS AM Existem nos estados sólidos (iodo, enxofre, fósforo, carbono) e gasoso (nitrogênio, oxigênio, flúor); a exceção é o bromo, um não-metal líquido; não apresentam brilho, são exceções o iodo e o carbono sob a forma de diamante; não conduzem bem o calor a eletricidade, com exceção do carbono sob a forma de grafite; Geralmente possuem mais de 4 elétrons na última camada eletrônica, o que lhes dá tendência a ganhar elétrons, transformando-se em íons negativos (ânions) Formam moléculas monoatômicas. São inertes, elementos químicos que dificilmente se combinam com outros elementos, mas podem fazer ligações apesar da estabilidade (em condições especiais); – hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio. Possuem a última camada eletrônica completa, ou seja, 8 elétrons. A única exceção é o hélio, que possui uma única camada, a camada K, que está completa com 2 elétrons. Apresenta propriedades muito particulares e muito diferentes em relação aos outros elementos. Por exemplo, tem apenas 1 elétron na camada K (sua única camada) quando todos os outros elementos têm 2. RESUMO Metais Ametais Gases nobres e Hidrogênio H NOTAS • 1 - São elementos líquidos: Hg e Br; • 2 - São Gases: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Cl, N, O, F, H; • 3 - Os demais são sólidos; • 4 - Chamam-se cisurânicos os elementos artificiais de Z menor que 92 (urânio): Astato (At); Tecnécio (Tc); Promécio (Pm) e Frâncio (Fr). • 5 - Chamam-se transurânicos os elementos artificiais de Z maior que 92: são todos artificiais; • 6 - Elementos radioativos: Do bismuto (83Bi) em diante, todos os elementos conhecidos são naturalmente radioativos. Propriedades Periódicas Raio atômico Eletronegatividade Potencial de ionização Eletroafinidade Eletropositividade Densidade Ponto de fusão e Ebulição Reatividade química Raio Atômico É a distância que vai do núcleo do átomo até o seu elétron mais externo. Inclui os gases nobres. H Li Na K Rb Cs Fr Eletronegatividade É a capacidade que um átomo tem de atrair elétrons (ametais). Varia da esquerda para a direita e de baixo para cima, excluindo-se os gases nobres. H Fr Potencial de Ionização É a energia necessária para retirar um ou mais elétron de um átomo, no seu estado isolado e gasoso, transformando-o 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. H He Ne Ar Kr Xe Rn Eletroafinidade É a energia liberada quando um átomo recebe um ou mais elétron, no seu estado isolado e gasoso. Varia como o Potencial de Ionização. Não inclui os gases nobres. H Fr Caráter Metálico É a capacidade que um átomo tem de perder elétrons (metais). Varia da direita para a esquerda e de cima para baixo excluindo-se os gases nobres. H Li Na K Rb Cs Fr F Densidade É a razão entre a massa e o volume do elemento. Varia das extremidades para o centro e de cima para baixo. Os Ponto de Fusão e Ebulição 1A 2A C Reatividade química Reatividade Resumo das propriedades Eletronegatividade; Potencial de ionização; Eletroafinidade. Eletropositividade; Raio atômico APLICAÇÕES DE ALGUNS ELEMENTOS: Lantânio-Pedra para isqueiro; Zircônio-revestimento para metais; Ítrio-filtro para radar,lente para câmera fotográfica ; Titânio-pino para fratura; Manganês –trilho,cofre; Cobalto-lâmina de barbear,imã permanente; Níquel-moeda;talheres,ouro branco; Cádmio- parafusos,proteção anti-corrosiva; Potássio-adubo químico; Gálio-tela de televisão; Bromo-gás lacrimogêneo,anti-chamas,papel fotográfico, filme fotográfico; Elementos essenciais à vida Os organismos vivos, como qualquer matéria presente na terra ,são formados por átomos de ocorrência natural. Dos 90 elementos naturais,apenas 25 são essenciais nos organismos vivos e desses 25,somente 4 (H,C,N e O) perfazem 99,3% de todos os átomos de nosso corpo. Enxofre S hidrogênio H Cálcio Ca Carbono C Cloro Cl Cromo Cr Flúor F Iodo I Sódio Na Zinco Zn