Tabela Periódica - fq.pt · Neste livro é incluída uma lista de elementos químicos conhecidos...
Transcript of Tabela Periódica - fq.pt · Neste livro é incluída uma lista de elementos químicos conhecidos...
Tabela Periódica
Miguel Neta, novembro de 2018
Tabela Periódica
Alguns elementos químicos são conhecidos desde há milénios porque são extraídos da natureza em estado isolado.
Os gregos imaginaram que todos os materiais eram constituídos por combinação de outros mais simples: terra, água, fogo e ar – designados pelos quatro elementos.
[Imagem: l-aquoiboniste.blogspot.com]
Água
Terra
Fogo
Ar
Quente
HúmidoFrio
Húmido
Em 1649 Henning Brand descobriu o fósforo.
À medida que foram sendo conhecidos/identificados/isolados elementos químicos…
… necessidade de os organizar.
Tabela Periódica
Em 1789 Lavoisier escreve aquele que é considerado o primeiro livro moderno de química:
Traité Élémentaire de Chimie
Neste livro é incluída uma lista de elementos químicos conhecidos (e também luz e calor).
Antoine Laurent de Lavoisier(1743-1794).
Tabela Periódica
Dalton (1766-1844) foi o primeiro a usar um símbolo para cada tipo de átomo.
John Dalton (1766-1844).
Tabela Periódica
Lei das Tríades
Johann Döbereiner (em 1828) conseguiu agrupar alguns dos elementos já conhecidos em grupos de três.
[Imagem: www.meta-synthesis.com]
Johann Wolfgang Döbereiner(1782-1849).
Tabela Periódica
Alexandre Chancourtois (em 1863) reparou na repetição de propriedades na lista ordenada dos elementos, por massa atómica.
[Imagem: wikipedia.org]
Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1820-1886).
Tabela Periódica
[Imagem: http://dataphys.org]
Lei das oitavas
John Newlands propõs em 1865 a Lei das Oitavas com grupos de oito elementos.
O primeiro elemento apresenta semelhanças com o oitavo…
O segundo com o nono…
O trabalho foi, na altura, ridicularizado!
[Imagem: www.timetoast.com][Imagem: wikipedia.org]
John Alexander Reina Newlands(1837-1898).
Tabela Periódica
Mendeleiev publicou (em 1869) uma tabela com uma organização dos elementos.
…deixou alguns lugares vazios!
[Imagem: www.aip.org]
Dmitri Ivanovitch Mendeleiev(1834-1907).
Tabela Periódica
Mendeleiev publicou (em 1869) uma tabela com uma organização dos elementos.
Essa tabela que deu origem à atual Tabela Periódica dos elementos.
[Imagem: spq.pt, adaptada]
Tabela Periódica
[Imagem: www.aip.org]
Dmitri Ivanovitch Mendeleiev(1834-1907).
Mendeleiev previu a descoberta de novos elementos químicos.
Em 1913 Moseley relacionou a carga nuclear com o número atómico e com a ordenação dos elementos na tabela periódica.
A Tabela Periódica passou a estar ordenada em função do número atómico.
O modelo atómico de Bohr (de 1913), e a consequente distribuição eletrónica, explica a posição dos elementos na Tabela Periódica e as propriedades destes.
Tabela Periódica
Simbologia química
Cada elemento químico tem um símbolo que o distingue dos restantes.
Esse símbolo pode ter uma, duas ou três letras (F, Ca, Uuq).
A primeira letra é sempre maiúscula, e as seguintes, se as houver, são sempre minúsculas (F, Ca, Uuq).
O símbolo lê-se letra a letra.
Tabela Periódica
Tabela Periódica
Os elementos estão ordenados pelo seu número atómico (𝑍).
A Tabela está dividida em:
Grupos
colunas verticais, organizadas de 1 a 18
Períodos
linhas horizontais, do 1º ao 7º
Tabela Periódica
Tabela Periódica
Elementos Metálicos
Elementos Não metálicos
Tabela Periódica
Tabela Periódica
Elementos Representativos
Elementos De transição
Tabela Periódica
Tabela Periódica
Em função das orbitais (𝒔, 𝒑, 𝒅 ou 𝒇) a ser preenchidas, divide-se a Tabela Periódica em blocos:
Bloco s
Bloco p
Bloco d
Bloco f
Tabela Periódica
Grupos
São numerados de 1 a 18.
Elementos do mesmo grupo ⇒ Mesmo nº de eletrões de valência (embora em níveis de energia superiores).
Os elementos do mesmo grupo têm propriedades químicas semelhantes.
O tamanho dos átomos aumenta ao longo do grupo (de cima para baixo).
Tabela Periódica
Grupos
Grupo 1 – Metais alcalinos
Grupo 2 – Metais alcalino-terrosos
Grupo 17 – Halogéneos
Grupo 18 – Gases nobres (ou gases raros)
Tabela Periódica
Períodos
Existem 7 períodos, numerados
do 1ºao 7º
Cada período corresponde ao nível de energia(𝑛) que está a ser preenchido com eletrões.
As famílias Lantanídeos e Actinídeos estão separados dos restantes.
O tamanho dos átomos diminui ao longo do período.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais
Substâncias elementares: Na, Al, K, Ca
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais
Propriedades físicas:
Densos, maleáveis e dúcteis;
Sólidos (exceção do Mercúrio, Hg);
Normalmente com aspeto cinzento, com brilho;
Bons condutores elétricos e térmicos;
Pontos de fusão e de ebulição elevados.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais
Propriedades químicas:
Quase todos muito reativos (porque têm poucos eletrões de valência);
Tendência para formar catiões.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Não-metais
Uns aparecem sob a forma atómica: C
e outros sob a forma molecular: S8, O2
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Não-metais
Propriedades físicas:
Diversos estados físicos;
Densidades variadas;
Os que se apresentam na forma sólida são quebradiços;
Maus condutores elétricos (exceção da grafite);
Maus condutores térmicos;
Pontos de fusão e de ebulição baixos.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Não-metais
Propriedades químicas:
Tendência para formar aniões;
Normalmente pouco reativos,exceto O e Cl.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais alcalinos(1º grupo) // Hidrogénio
Tem 1 eletrão de valência.
Formam facilmente um catião monopositivo.
A reatividade aumenta ao longo do grupo.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais alcalinos(1º grupo) // Hidrogénio
Reagem:
Com água, originando hidróxidos:
2 Li (s) + 2 H2O (l) → 2 LiOH (aq) + H2 (g)
Com oxigénio, formando óxidos:
4 Na (s) + O2 (g) → 2 Na2O (s)
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais alcalino-terrosos(2º grupo)
Menos reativos do que os alcalinos.
A reatividade aumenta ao longo do grupo.
Formam facilmente catiões dipositivos.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Metais alcalino-terrosos(2º grupo)
Reagem:
Com água, formando hidróxidos:
Mg (s) + 2 H2O (l) → Mg(OH)2 (s) + H2 (g)
Com o oxigénio, originando óxidos:
2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s)
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Halogéneos (ou haletos)(17º grupo)
A reatividade diminui ao longo do grupo.
Formam facilmente aniões mononegativos.
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Halogéneos (ou haletos)(17º grupo)
Reagem com metais formam halogenetos metálicos:
2 Na (s) + Cl2 (g) → 2 NaCl (s)
Mg (s) + Cl2 (g) → MgCl2 (s)
Tabela Periódica
Propriedades das substâncias
Gases nobres (ou raros)
Substâncias elementares.
O último nível energético também está completamente preenchido:
São muito estáveis;
Não são reativos (são inertes).
Tabela Periódica
Variação do raio atómico
Os raios atómicos são obtidos a partir de aproximações de valores experimentais.
São expressos em picómetro (1 pm = 10-12 m) ou em angstrom (1 Å = 10-10 m).
[Imagem: www.avon-chemistry.com]
Tabela Periódica
Variação do raio atómico
O raio atómico aumenta ao longo do grupo.
Aumento do número quântico principal (𝑛)⇓
Eletrões de valência num nível energético superior⇓
Mais afastados do núcleo⇓
Raio atómico maior
Tabela Periódica
Variação do raio atómico
O raio atómico diminui ao longo do período.
Há dois efeitos:
Aumento do número de eletrões(maior nuvem eletrónica);
Maior carga nuclear(menor nuvem eletrónica).
O segundo efeito é mais importante!
Tabela Periódica
Variação do raio atómico
Aumenta ao longo do grupo.
Diminui ao longo do período.
Número atómico (𝑍)
Raio
ató
mic
o (
pm
)
[Imagem: www.angelo.edu]
Tabela Periódica
grupo 1
Grupo 18
Variação do raio atómico
Aumenta ao longo do grupo.
Diminui ao longo do período.
Número atómico (𝑍)
Raio
ató
mic
o (
pm
)
[Imagem: www.angelo.edu]
Tabela Periódica
2º período
4º período
[Imagem: www.crystalmaker.com]
Tabela Periódica
Variação do raio atómico
Aumenta ao longo do grupo.
Diminui ao longo do período.
Variação do raio iónico
Catiões
O raio iónico é menor do que o raio do respetivo átomo porque há perda de eletrões (a nuvem eletrónica fica mais pequena).
tamanho X > tamanho X+
mais eletrões menos eletrões
[Imagem: www.mikeblaber.org]
Tabela Periódica
Li (1,23 Å)
Na (1,57 Å)
K (2,02 Å)
Rb (2,16 Å)
Cs (2,35 Å)
Li+ (0,68 Å)
Na+ (0,98 Å)
K+ (1,33 Å)
Rb+ (1,48 Å)
Cs+ (1,67 Å)
Variação do raio iónico
Aniões
O raio iónico é maior do que o do respetivo átomo porque há ganho de eletrões (a nuvem eletrónica fica maior).
tamanho Y < tamanho Y-
menos eletrões mais eletrões
[Imagem: www.mikeblaber.org]
Tabela Periódica
F (0,64 Å)
Cl (0,99 Å)
Br (1,14 Å)
I (1,33 Å)
F- (1,33 Å)
Cl- (1,81 Å)
Br- (1,96 Å)
I- (2,19 Å)
Variação do raio iónico
Partículas isoeletrónicas
No caso de partículas isoelectrónicas (mesmo número de eletrões) a que tiver maior carga nuclear é a que terá menor tamanho.
Tabela Periódica
19K+
19 protões18 eletrões
Maior carga nuclear (+19)⇓
Maior atração núcleo-eletrões⇓
Menor nuvem eletrónica⇓
Menor tamanho
17Cl-
17 protões18 eletrões
Menor carga nuclear (+17)⇓
Menor atração núcleo-eletrões⇓
Maior nuvem eletrónica⇓
Maior tamanho
Variação da energia de ionização
A energia de ionização é a energia necessária para ionizar um átomo.
A 1ª energia de ionização corresponde à energia necessária para retirar o primeiro eletrão do átomo X.
A 2ª energia de ionização corresponde à energia necessária para retirar o segundo eletrão ao ião X+.
...
Tabela Periódica
Variação da energia de ionização
Ao longo do grupo
O nível de energia de valência (𝑛) aumenta ao longo do grupo
⇓Os eletrões de valência estão mais afastados do
núcleo (com maior energia)⇓
É mais fácil remover os eletrões⇓
A energia de ionização diminui ao longo do grupo!
Tabela Periódica
Variação da energia de ionização
Ao longo do período
O raio atómico diminui ao longo do período⇓
Os eletrões sofrem uma maior atração pelo núcleo⇓
É mais difícil remover os eletrões⇓
A energia de ionização aumenta ao longo do período!
Tabela Periódica
Variação da energia de ionização
Diminui ao longo do grupo.
Aumenta ao longo do período.
Número atómico (𝑍)
1ª E
nerg
ia d
e ioniz
açã
o (
eV)
[Imagem: www.britannica.com]
Tabela Periódica
grupo 18
Variação da energia de ionização
Diminui ao longo do grupo.
Aumenta ao longo do período.
Número atómico (𝑍)
1ª E
nerg
ia d
e ioniz
açã
o (
eV)
[Imagem: www.britannica.com]
Tabela Periódica
3º período
Bibliografia
▪ J. Paiva, A. J. Ferreira, C. Fiolhais, “Novo 10Q”, Texto Editores, Lisboa, 2015.
Tabela Periódica