Química dos Elementos 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 que é tangível é feito. Não é um país muito grande, pois consiste de um pouco mais de centena de elementos, mas ainda assim é responsável por tudo que constitui nosso mundo. ATKINS,P.W. 1996 Aula 1: Química de Elementos 1 Introdução A Química dos elementos é a parte da inorgânica que estuda as propriedades e reações de todos os elementos e seus compostos, com exceção dos compostos orgânicos. Objetivos: • Compreender as propriedades, formas de obtenção e compostos dos elementos químicos • Estudar descritivamente os elementos e seus compostos. Conhecimentos básicos: estrutura atômica; estrutura eletrônica geometria de moléculas Aula 1: Química de Elementos ligação química; entalpia, entropia e energia livre de Gibbs equilíbrio químico 2 Importância Relativa dos Elementos Ordem de Importância Elemento 1 H, C, N, O 2 Si 3 Al, S, Fe 4 Na, P, Cl, Ca, Mn, Cu 5 F, K, Cr, Ni, Zn 6 B, Mg, Ti, Co, Br, Ag, Sn, I, Au, Pb, U A ordem de importância de um elemento está relacionada com a sua abundância, essencialidade e uso na Indústria Química. Aula 1: Química de Elementos 3 r r Abundância dos Principais Elementos no Universo Elements Abundância dos Elementos Químicos na Crosta Terrestre Histórico da Tabela Periódica Apesar de alguns elementos químicos serem conhecidos desde a antiguidade (Au, Ag, Sn, Cu, Pb e Hg), a primeira descoberta científica ocorreu em 1669 por Henning Brand, o fósforo. Brand, Henning (?-1669-?), químico, oficial militar e médico alemão Descobriu o elemento Fósforo em 1669, em Hamburgo. Brand deixou 50 baldes de urina putrificar e "criar vermes"; então ele ferveu o material até que se tornou uma pasta cerosa branca da qual em seguida destilou uma substância que, devido à sua luminosidade no escuro, chamou Fósforo (Phosphorus, "portador da luz"). Aula 1: Química de Elementos 6 Histórico da Tabela Periódica Em 1829, Johann W. Dobereiner agrupou os elementos em tríades, baseando-se nas massa atômicas. Döbereiner observou que em grupos de três elementos com propriedades químicas muito semelhantes, o peso atômico do elementos médio era aproximadamente igual à média aritmética dos pesos atômicos dos elementos externos Elemento Cálcio Estrôncio Bário Aula 1: Química de Elementos Massa Atômica 40 88>>(40+137)/2=88,5 137 7 Histórico da Tabela Periódica Em 1863, A. E. Béguyer de Chancourtois dispôs os elementos numa espiral traçada nas paredes de um cilindro, em ordem crescente de massa atômica. Aula 1: Química de Elementos 8 Histórico da Tabela Periódica Em 1864, Jonh A. R. Newlands sugeriu que os elementos poderiam ser arranjados num modelo periódico de oitavas, ou grupo de oito, na ordem crescente de massas atômicas. Este modelo não contemplava elementos já conhecidos como o ferro e o cobre, não sendo aceito pela Sociedade Química. Aula 1: Química de Elementos 9 Histórico da Tabela Periódica Em 1869, Dmitri Ivanovitch Mendeleiev (18341907), organizou os elementos em ordem crescente de massas atômicas, distribuídas em oito colunas verticais e doze faixas horizontais. Aula 1: Química de Elementos 10 Histórico da Tabela Periódica Dos atuais 105 elementos químicos conhecidos, cerca de 60 já haviam sido isolados (ferro, cobre, ouro, prata...) e estudados em 1869, quando o químico russo Dmitri Mendeleev se destacou na organização metódica desses elementos. Aula 1: Química de Elementos 11 Histórico da Tabela Periódica Em 1869, Julius Lothar Meyer (1830-1895), organizou os elementos em classificação periódica de massa atômica. No entanto, as suas idéias não foram consideradas científicas. Em 1882, Mendeleiev e Meyer receberam a medalha Davy pela Sociedade Britânica para o Progresso da ciência. Em 1887, a mesma medalha foi oferecida a Newlands, pela classificação baseada nas oitavas musicais. Em 1913, Henry Moseley descobriu que o número de prótons no núcleo de um átomo era sempre o mesmo. Este fato é atualmente a base da classificação periódica dos elementos. Aula 1: Química de Elementos 12 O desenvolvimento da Tabela Periódica Em 2002, haviam 115 elementos conhecidos. A maioria foi descoberta entre 1735 e 1843. Como organizar 115 elementos diferentes de forma que possamos fazer previsões sobre elementos não descobertos? Ordenar os elementos segundo as suas propriedades químicas e físicas. A forma moderna da tabela periódica reflete a estrutura eletrônica fundamental dos elementos. Um grupo de elementos indica o tipo de subcamada que está preenchida. Um período indica o número quântico principal (n) da camada. Aula 1: Química de Elementos 13 Tabela Periódica A última maior troca na tabela periódica, resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50. A partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Aula 1: Química de Elementos 14 Tabela Periódica Seaborg reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, ele recebeu o Prêmio Nobel em Química, pelo seu trabalho. O elemento 106 da tabela periódica é chamado seabórgio, em sua homenagem. 15 Tabela Periódica 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. Aula 1: Química de Elementos 16 Tabela Periódica Aula 1: Química de Elementos 17
