Tabela Periódica

A Tabela Periódica é um modelo que agrupa todos os elementos químicos conhecidos e suas propriedades. Eles estão organizados em ordem crescente correspondente aos números atômicos (número de prótons).

No total, a Tabela Periódica possui 118 elementos químicos (92 naturais e 26 artificiais), no qual cada quadrado especifica o nome do elemento químico, seu símbolo e seu número atômico.

Tabela Periódica completa e atualizada

Organização da Tabela Periódica

Os chamados Períodos são as linhas horizontais numeradas, que possuem elementos que apresentam o mesmo número de camadas eletrônicas, totalizando sete Períodos.

·         1º Período: 2 elementos

·         2º Período: 8 elementos

·         3º Período: 8 elementos

·         4º Período: 18 elementos

·         5º Período: 18 elementos

·         6º Período: 32 elementos

·         7º Período: 32 elementos

As Famílias ou Grupos são as colunas verticais, no qual os elementos possuem o mesmo número de elétrons na camada mais externa, ou seja, na camada de valência. Muitos elementos destes grupos estão relacionados de acordo com suas propriedades químicas.

São dezoito Grupos (A e B), sendo que as famílias mais conhecidas são do Grupo A: (elementos representativos)

·         Família 1 / 1A: Metais Alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio).

·         Família 2/ 2A: Metais Alcalino-Terrosos (berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio).

·         Família 13 / 3A: Família do Boro (boro, alumínio, gálio, índio, tálio e ununtrio).

·         Família 14 / 4A: Família do Carbono (carbono, silício, germânio, estanho, chumbo e fleróvio).

·         Família 15 / 5A: Família do Nitrogênio (nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio, bismuto e ununpêntio).

·         Família 16 / 6A: Calcogênios (oxigênio, enxofre, selênio, telúrio, polônio, livermório).

·         Família 17 / 7A: Halogênios (flúor, cloro, bromo, iodo, astato e ununséptio).

·         Família 18 / 8A ou 0: Gases Nobres (hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio e ununóctio).

Os elementos de transição, também chamados de metais de transição, representam as 8 famílias do Grupo B:

·         Família 11 / 1B: cobre, prata, ouro e roentgênio.

·         Família 12 / 2B: zinco, cádmio, mercúrio e copernício.

·         Família 3 / 3B: escândio, ítrio e sério de lantanídios (15 elementos) e actinídeos (15 elementos).

·         Família 4 / 4B: titânio, zircônio, háfnio e rutherfórdio.

·         Família 5 / 5B: vanádio, nióbio, tântalo e dúbnio.

·         Família 6 / 6B: cromo, molibdênio, tungstênio e seabórgio.

·         Família 7 / 7B: manganês, tecnécio, rênio e bóhrio.

·         Família 8 / 8B: ferro, rutênio, ósmio, hássio, ,.

·         Família 9 / 8B cobalto, ródio, irídio, meitnério

·         Família 10 /8B níquel, paládio, platina, darmstádio

·         Metais, não-metais e semimetais

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·         Na tabela periódica acima os elementos destacados em amarelo formam substâncias simples com algumas propriedades razoavelmente semelhantes. Essas substâncias, de modo geral, conduzem bem a corrente elétrica e o calor, são facilmente transformadas em lâminas e em fios e são sólidas nas condições ambientes (isto é, 25ºC de temperatura e pressão equivalente ao valor médio da pressão atmosférica ao nível do mar), exceção feita àquela substância formada pelo mercúrio (Hg), que é líquida. Esses elementos são denominados metais.

·         Os elementos destacados em rosa e em azul formam substâncias simples que, ao contrário, não conduzem bem o calor nem a corrente elétrica (exceto o carbono na forma da substância simples o grafite), não são facilmente transformadas em lâminas ou em fios. Tais elementos são denominados não-metais (alguns os chamam de ametais). Dos não-metais, onze formam substâncias simples gasosas nas condições ambientes (hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, flúor, cloro e gases nobres) uma forma substância líquida (bromo) e os demais formam substâncias simples sólidas.

·         Os elementos dos quadrinhos amarelos são os semimetais, assim denominados porque apresentam propriedades “intermediárias” entre a dos metais e a dos não-metais. Eles formam substâncias simples sólidas nas condições ambientes. Dois semimetais de muita importância prática são o silício e o germânio, empregados em componentes eletrônicos.

·         Atualmente os semi-metais estão englobados no grupo dos não metais,

·         Gases nobres: modelo de estabilidade

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·         Todas as substâncias químicas são formadas por átomos de elementos químicos. Os cientistas observaram que a imensa maioria das substâncias conhecidas é formada por átomos combinados, unidos. Ás vezes são átomos de um mesmo elemento, às vezes de elementos diferentes.

·         Dos milhões de substâncias conhecidas, sabe-se de apenas seis nas quais existem átomos não combinados. Essas substâncias são o hélio, o neônio, o xenônio, o argônio, o criptônio e o radônio, gases presentes em pequena quantidade na atmosfera terrestre. Esses gases são formados por átomos não combinados dos elementos do grupo 18 da tabela periódica (He, NE, Ar, Kr, Xe, RN), chamado grupo dos gases nobres.

·         Além disso, até hoje não foi descoberta sequer uma substância natural na qual átomos de gases nobres estejam combinados entre si ou com átomos de outros elementos.

·         Essas observações forneceram pistas aos cientistas, no final do século XIX e no início do século XX, para começarem a esclarecer como os átomos se combinam. Já que a eletrosfera é a parte mais externa dos átomos e o núcleo é muito pequeno, parece razoável ser a eletrosfera que atua na combinação dos átomos. E já que os gases nobres não tendem a se combinar, tudo indica que possuir uma eletrosfera semelhante à de gás nobre permite a um átomo estabilizar-se.

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História da Tabela Periódica

A Tabela Periódica, ou seja, o modelo que conhecemos atualmente foi inventado pelo químico russo Dmitri Mendeleiev (1834-1907) no ano de 1869.

A finalidade fundamental era de facilitar a classificação, a organização e o agrupamento dos elementos conforme suas propriedades.

Muitos estudiosos já tentavam organizar estas informações e, portanto, muitos modelos anteriores foram apresentados. Para elucidar, podemos citar o exemplo do químico francês, Antoine Lavoisier (1743-1794) ao estabelecer um agrupamento dos elementos químicos existentes no ano de 1789.

Com isso, ele apresentou uma lista com os 33 elementos químicos, divididos em substâncias simples, metálicas, não-metálicas e terrosas.

Depois dele, muitos outros químicos, cientistas e estudiosos, buscaram uma maneira mais eficaz de categorizar os elementos químicos.

John Dalton - A ordenação: No início do séc. XIX John Dalton, um químico e físico inglês, listou os elementos, cujas massas atômicas eram conhecidas, por ordem crescente de massa atômica, cada um com as suas propriedades e seus compostos.

Döbereiner - As tríades: analisando três elementos semelhantes quimicamente – o Ca, o Sr e o Ba – percebeu que a massa do Sr é um valor aproximado da média das massas atômicas do Ca e do Ba.

Chancourtois - Parafuso telúrico: dispôs os elementos químicos conhecidos em ordem crescente de suas massas atômicas numa linha espiral em volta de um cilindro.

Newlands - Lei das oitavas:  organizou os elementos em ordem crescente de suas massas atômicas em linhas horizontais, contendo 7 elementos cada. O oitavo elemento apresentava propriedades semelhantes ao primeiro e assim por diante, numa relação periódica que lembra a periodicidade das notas musicais.

Mendeleev- organizou os elementos em ordem crescente de massa e colocando aqueles que apresentavam propriedades semelhantes numa mesma coluna.

Ele chegou a prever a descoberta de novos elementos e algumas propriedades desses elementos.

Moseley Os elementos químicos estão organizados em ordem crescente de número atômico, ocorre uma periodicidade nas suas propriedades, ou seja, repetem-se regularmente elementos com propriedades semelhantes.

Curiosidades

·         A União Internacional de Química Pura e Aplicada (em inglês: International Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC) é uma ONG (Organização não governamental) dedicada aos estudos e avanços da química. Mundialmente, o padrão estabelecido para a Tabela Periódica é recomendado pela Organização.

·         O Elemento Plutônio foi descoberto na década de 40, pelo químico estadunidense Glenn Seaborg. Ele descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102) e ganhou o Prêmio Nobel em 1951.

·         O elemento 106, descoberto recentemente, leva o nome de Seabórgio em homenagem ao químico Glenn Theodore Seaborg (1912-1999).

·         Em 2016, novos elementos químicos da tabela foram oficializados: Tennessine (Ununséptio), Nihonium (Ununtrio), Moscovium (Ununpêntio) e Oganesson (Ununóctio).

ELETROSFERA DO ÁTOMO

Em torno do núcleo do átomo temos uma região denominada de eletrosfera que é dividida em 7 partes chamada camadas eletrônicas ou níveis de energia.

Do núcleo para fora estas camadas são representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.(São os níveis de energia nível 1, 2, 3 , 4, 5, 6 e 7 respectivamente)

Em cada camada poderemos encontrar um número máximo de elétrons, que são:

K	L	M	N	O	P	Q
2	8	18	32	32	18	8

Os elétrons de um átomo são colocados, inicialmente, nas camadas mais próximas do núcleo. Exemplos:

O átomo de sódio possui 11 elétrons, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 1.

O átomo de bromo possui 35 elétrons, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 18; N = 7

Verifica-se que a última camada de um átomo não pode ter mais de 8 elétrons. Quando isto ocorrer, devemos colocar na mesma camada, 8 ou 18 elétrons (aquele que for imediatamente inferior ao valor cancelado) e, o restante na camada seguinte.

Exemplos:

O átomo de cálcio tem 20 elétrons, inicialmente, assim distribuídos:

K = 2; L = 8; M = 10

Como na última camada temos 10 elétrons, devemos colocar 8 elétrons e 2 elétrons irão para a camada N.

 K = 2; L = 8; M = 8; N = 2

Exercícios:

01) Um átomo tem número de massa 31 e 16 nêutrons. Qual o número de elétrons no seu nível mais externo?

a)         2.

b)         4.

c)         5.

d)         3.

e)         8.

   02) Em quais níveis de energia o césio (Z = 55) no estado fundamental apresenta 18 elétrons?

a)    2 e 3.

b)    2 e 4.

c)     2 e 5.

d)    3 e 4.

e)    3 e 5.

   03) O átomo _{3x + 2} A ^7x tem 38 nêutrons. O número de elétrons existente na camada de valência desse átomo é:

a.          1.

b.          2.

c.          3.

d.          4.

e.          5.

   04) O selênio, elemento químico de número atômico 34, é empregado na fabricação de xampu anticaspa. A configuração eletrônica desse elemento químico permite afirmar que o número de elétrons no seu nível de valência é:

a)        3.

b)        4.

c)         5.

d)        6.

e)        7.

05) Um elemento cujo átomo possui 20 nêutrons apresenta distribuição eletrônica no estado fundamental K = 2, L = 8, M = 8, N = 1, tem:

a)      número atômico 20 e número de massa 39.

b)      número atômico 39 e número de massa 20.

c)       número atômico 19 e número de massa 20.

d)      número atômico 19 e número de massa 39.

e)      número atômico 39 e número de massa 19.

   06) O bromo, único halogênios que nas condições ambiente se encontra no estado líquido, formado por átomos representados por ₃₅Br⁸⁰, apresenta:

a)           25 elétrons na camada de valência.

b)           2 elétrons na camada de valência.

c)            7 elétrons na camada de valência.

d)           35 partículas nucleares.

e)           45 partículas nucleares.

   07) Sendo o nível N = 1 (com um elétron) o mais energético e externo de um átomo, podemos afirmar que:

   O número total de elétrons desse átomo é igual a 19.

   Esse átomo apresenta 4 camadas eletrônicas.

                        Sua configuração eletrônica é K = 1; L = 8; M = 8; N = 1.

a)       apenas a afirmação I é correta.

b)       apenas a afirmação II é correta.

c)       apenas a afirmação III é correta.

d)       as afirmações I e II são corretas.

e)       as afirmações II e III são corretas.

VALÊNCIA

Então, os cientistas Lewis e Kossel propuseram uma explicação. Eles notaram que os únicos elementos que não realizavam ligações químicas e que eram encontrados de forma isolada na natureza eram os gases nobres (elementos da família 18 ou VIII A da Tabela Periódica).

Os cientistas já haviam discernido também que, por exemplo, os átomos do hidrogênio só realizavam uma ligação, nunca mais do que isso. Por outro lado, o oxigênio realizava sempre duas ligações e o nitrogênio, três ligações.

Os elementos das famílias desses elementos realizavam a mesma quantidade de ligações que eles. Isso mostrou que a capacidade de combinação dos elementos era baseada em regras empíricas. O que todos os gases nobres tinham em comum, que os outros elementos não tinham, era que na última camada eletrônica deles sempre havia oito elétrons (com exceção do hélio, que possui dois elétrons porque só tem uma camada (K).

Então, surgiu a teoria eletrônica de valência, que dizia que os átomos dos elementos tendem a realizar ligações químicas, perdendo, recebendo ou compartilhando elétrons com a finalidade de adquirirem a configuração eletrônica dos gases nobres, isto é, para ficarem com oito elétrons na sua última camada e, assim, ficarem estáveis.

Desse modo, o termo “valência” passou a ser usado para se referir ao poder de combinação que um átomo tem, ou seja, à quantidade de ligações que ele deve realizar para ficar estável. Por exemplo, se o hidrogênio só realiza uma ligação química, ele é monovalente, o oxigênio que realiza duas ligações é bivalente e o nitrogênio é trivalente, pois realiza três ligações.

É muito comum as pessoas saberem que o carbono (a base da Química Orgânica) é tetravalente, o que quer dizer que ele realiza quatro ligações químicas. É por isso que existem milhares de compostos orgânicos, pois ele pode realizar essas quatro ligações com átomos de outros elementos ou com outros carbonos.

É óbvio concluir então que o que determina a valência de um elemento químico representativo é a quantidade de elétrons que ele já possui na sua última camada eletrônica. É inclusive por isso que essa camada mais externa é chamada de camada ou nível de valência.

Observe isso abaixo:

A seguir, temos um exemplo de elemento químico de cada família. Observe a camada de valência de cada um:

Quando o elemento realiza uma ligação iônica, perdendo um ou mais elétrons, tornando-se um cátion (íon positivo), ou ganhando elétrons e tornando-se um ânion (íon negativo), a valência é chamada de eletrovalência, sendo a carga elétrica do íon. Por exemplo, o sódio tem a tendência de fazer somente uma ligação, por isso sua valência é igual a 1. Mas quando ele perde um elétron e torna-se o cátion Na⁺¹, diz-se que sua eletrovalência é a +1.

Alguns elementos, porém, possuem valência variável. Um exemplo é o fósforo (P) que pode apresentar valências 3 e 5 em diferentes compostos.