A Tabela Periódica - Periodicidade das propriedades

PROPRIEDADES PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS ELEMENTARES A Tabela Periódica apresenta valores para diversas propriedades, umas que são propriedades dos elementos e outras que são propriedades das substâncias elementares da qual o elemento faz parte.

Propriedades dos elementos

Número atómico, massa atómica relativa, configuração eletrónica, raio atómico, energia de ionização…

Propriedades das substâncias Estado físico, ponto de fusão, ponto de ebulição, elementares densidade, cor…

Propriedades das substâncias elementares Sólido

A maior parte das substâncias elementares encontra-se no estado sólido.

Líquido

Mercúrio (Hg), bromo (Br2), gálio (Ga), césio (Cs) e frâncio (Fr).

Gasoso

Di-hidrogénio (H2), diazoto (N2), dioxigénio (O2), diflúor (F2), dicloro (C l 2), assim como as substâncias substâncias elementares dos elementos e lementos do grupo 18.

PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS ELEMENTARES

A classificação em metais (fundo laranja), não metais (fundo verde) e semimetais ou metalóides, como alguns autores estrangeiros os classifica, (fundo cinzento), é uma classificação que diz respeito à substância elementar da qual o elemento faz parte.

PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS E PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS ELEMENTARES Metais •

•

•

Não-metais

São bons condutores de corrente elétrica e de calor. São sólidos à temperatura ambiente (exceto Hg, Cs, Fr e Ga) Apresentam, de um modo geral, pontos de fusão e de ebulição elevados.

Semimetais

•

•

São maus condutores de corrente elétrica e de calor.

•

Apresentam aspeto e algumas propriedades físicas de metal. Apresentam algumas propriedades químicas de não-metal.

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS Ao criar a Tabela Periódica, Mendeleev ordenou e posicionou os elementos nessa “matriz” de acordo com as suas propriedades. Assim, ao analisarmos a Tabela Periódica podemos inferir e compreender as variações de muitas propriedades dos elementos químicos. Podemos avaliar a variação de várias propriedades dos elementos representativos da Tabela Periódica, entre as quais:  – o raio atómico;  – a energia de ionização.

Raio atómico Definição  – raio de uma esfera que engloba 90-95% da nuvem eletrónica.

Como é que determina o raio atómico? Devido às reduzidas dimensões que o átomo possui e ao facto de este não ter limites definidos não é possível, na prática, medir o raio atómico de um átomo isolado. No entanto, quando um átomo se encontra ligado a outros átomos (caso dos metais) torna-se possível medir a distância entre os seus núcleos usando métodos de difração. A partir daí é possível estimar os valores de diferentes raios atómicos. Assim, também pode definir-se raio atómico como metade da distância entre dois núcleos de átomos vizinhos.

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS RAIO ATÓMICO VARIAÇÃO DO RAIO AO LONGO DA TABELA PERIÓDICA Regra geral, o raio atómico aumenta ao longo de um grupo e diminui ao longo do mesmo período. Aumenta ao longo do grupo porque, quando se passa de um elemento para outro, os eletrões

de valência do segundo elemento passam a ocupar um nível de energia superior o que implica um maior afastamento dos eletrões de valência ao núcleo  e, consequentemente, uma maior dimensão do átomo. Diminui ao longo de um mesmo período porque, embora os elementos desse período apresentem igual número de níveis de energia ocupados, a carga nuclear bem como o número de eletrões de valência vai aumentando à medida que aumenta o número atómico. Destes dois fatores o que prevalece é o efeito do aumento

da carga nuclear, pelo que os eletrões são cada vez mais atraídos para o núcleo, o que provoca a contração da

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS ENERGIA DE 1ª IONIZAÇÃO A qualquer átomo podem ser retirados, um a um, todos os seus eletrões. Este processo é escalonado pois os eletrões saem segundo uma determinada ordem: primeiro os eletrões de valência e só depois, os eletrões dos níveis mais interiores, mais fortemente ligados ao núcleo. Assim, à medida que se vão retirando eletrões sucessivamente a um átomo, as respetivas energias de ionização vão aumentando (pois é mais difícil retirar esses eletrões). Assim, para um átomo existe mais do que apenas a primeira energia de ionização.

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS ENERGIA DE 1ª IONIZAÇÃO VARIAÇÃO DA 1ª ENERGIA DE IONIZAÇÃO AO LONGO DA TABELA PERIÓDICA A variação da 1ª energia de ionização, ao longo da Tabela Periódica, pode ser entendida em função de três fatores: variação da carga nuclear, variação do número de eletrões, nomeadamente os de valência, e variação do nível de valência.

Ao longo do período aumenta a carga nuclear  e, portanto, o efeito de atração sobre os eletrões de valência, mas também aumenta o número de eletrões de valência   o que aumenta as repulsões eletrónicas. O fator nível de valência não varia.

De entre os dois fatores, carga nuclear e número de eletrões de valência, prevalece o primeiro . Como tal, à medida que se considerem elementos de número atómico sucessivamente crescente, num período, aumenta o efeito atrativo da carga nuclear ficando os eletrões mais fortemente ligados ao átomo. Para arrancar um desses eletrões é necessária cada vez mais energia: a energia de ionização aumenta ao longo do período. Quando se consideram os elementos de um grupo variam também três factores: carga nuclear, número de eletrões e nível de valência.

Ao longo do grupo o nível de valência aumenta e como tal a distância dos eletrões de valência ao núcleo também aumenta, o que diminui a força de atração núcleo-eletrões de valência. Este efeito contraria o facto da carga nuclear aumentar, sobrepondo-se-lhe . Assim, ao longo de um grupo na Tabela Periódica os eletrões de valência ficam cada vez mais fracamente ligados, sendo removidos cada vez mais facilmente: as energias de ionização

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS ENERGIA DE 1ª IONIZAÇÃO

PERIODICIDADE DAS PROPRIEDADES DOS ÁTOMOS ENERGIA DE 1ª IONIZAÇÃO Resumindo, na Tabela Periódica há, de um modo geral: •

•

Um aumento da energia de ionização e uma diminuição do raio atómico ao longo do período; Um aumento do raio atómico e uma diminuição da energia de ionização ao longo do grupo.

Exercícios 1. Aplicando os conhecimento sobre as variações periódicas do raio atómico e da energia de ionização resolva o seguinte exercício. Considera os elementos: 8O, 9F, 11Na, 19K e 16S. 1.1. Ordene-os por ordem crescente de energia de ionização. 1.2. Ordene-os por ordem crescente de raio atómico.

Resolução: Lembrar que a energia de ionização, de um modo geral, diminui ao longo do grupo e aumenta ao longo do período e que o raio atómico, de um modo geral, aumenta ao longo do grupo e diminui ao longo do período. (ver tabela periódica) O oxigénio e o enxofre pertencem ao mesmo grupo logo •

O sódio e o enxofre pertencem ao mesmo período, logo

•

O potássio e o sódio pertencem ao mesmo grupo, logo

•

1.1. E i  (K) < E i  (Na) < E i  (S) < E i  (O) < E i  (F)

< E i  (O)

E i  (Na)

E i (K)

O flúor e o oxigénio pertencem ao mesmo período, logo

•

E i  (S)

< E i  (S)

< E i  (Na)

E i  (O)

< E i  (F)

Exercícios 2. Considere os átomos X, Y, Z e T, cujas configurações eletrónicas são: X  – 1s2 2s2 Z  – 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Y  – 1s2 2s2 2p6 3s1 T  – 1s2 2s2 2p6 3s2

Complete as seguintes afirmações de modo a que o seu valor lógico seja verdadeiro. a) O elemento Z tem número atómico ______. b) Os elementos X e T encontram-se no mesmo ______ da Tabela Periódica. c) Os elementos Y e T encontram-se no mesmo ______ da Tabela Periódica. d) O raio atómico de X é ______ à do átomo Y. e) A energia de ionização do átomo X é ______ à do átomo Y. f)

A energia de ionização do átomo Y é ______ à do átomo Z.

g) O elemento Z pertence ao grupo ______ e é do ______ período.