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2 Disposição dos elementos químicos na tabela periódica Períodos Grupos ou famílias Tabela periódica, ligações iônicas e propriedades dos metais O hidrogênio (H) apresenta propriedades diferentes dos metais alcalinos, motivo pelo qual ele não pertence a esse grupo e a nenhum outro. 1 a Série Ensino Médio 3 Uma forma de descobrir o período e a família de um elemento químico é realizando sua distribuição eletrônica: 11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 – 3o período, grupo 1 15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 – 3o período, grupo 15 21Sc: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 – 4o período, grupo 3 Como você pode observar, o número que representa a camada eletrônica na camada de valência (o número maior) do sódio, do fósforo e do escândio também informa qual é o seu período. Já para descobrir o grupo, temos o seguinte: Quando a distribuição acabar em s1 ou s2, ele pertence ao grupo 1 e ao grupo 2 da tabela (metais alcalinos e alcalinoterrosos), respectivamente; Quando a distribuição acabar em sn pn, esse elemento vai pertencer aos grupos 13 ao 18 da tabela, e a soma dos elétrons desses subníveis mais 10 informa o grupo desse elemento (3s2 3p1 ⟹ 2 + 1 + 10 = 13 ⟹ grupo 13); Quando a distribuição acabar em sn dn, esse elemento vai ser um metal de transição externa, e a soma dos elétrons desses subníveis indicará o grupo exato (5s2 4d5 ⟹ 2 + 5 = 7 ⟹ grupo 7). No caso dos elementos de transição interna, cuja distribuição apresenta o subnível f como mais energético, eles só podem pertencer ao 6 e 7 períodos da tabela, todos pertencendo ao grupo 3. Classificação dos elementos em representativos e de transição Os elementos químicos também podem ser classificados de acordo com o seu subnível mais energético, ou seja, o último a ser preenchido por elétrons. Assim, são divididos em elementos representativos e elementos de transição. Elementos representativos – Aqueles que apresentam o subnível s ou p como o mais energético. Elementos de transição – Aqueles que têm o subnível d ou f como o mais energético. Os elementos do subnível d são chamados de elementos de transição externa, enquanto os do subnível f são denominados elementos de transição interna. Para determinar se um elemento é representativo, de transição externa ou de transição interna, realiza-se sua distribuição eletrônica. Assim, verifica-se em qual subnível o elétron de diferenciação se encontra. O elétron de diferenciação é o último elétron adicionado na configuração eletrônica de um átomo. Ele define as propriedades químicas do elemento, pois ocupa o subnível de maior energia. 4 3Li: 1s2 2s1 O lítio apresenta o elétron de diferenciação no subnível s, o que o torna um elemento representativo. 15P: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 O fósforo apresenta o elétron de diferenciação no subnível p; logo, também é um elemento representativo. 21Sc: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 O escândio contém o elétron de diferenciação no subnível d, sendo, assim, um elemento de transição externa. 57La: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4ƒ1 O lantânio possui o elétron de diferenciação no subnível f; portanto, é um elemento de transição interna. Classificação dos elementos em metais e ametais Outra forma de classificar os elementos químicos diz respeito ao seu caráter metálico. Dessa maneira, podem ser organizados em metais ou ametais (não metais). Características dos metais I São, em sua maioria, ótimos condutores de calor e energia elétrica. I Têm aspecto lustroso. I Possuem alta densidade. I São elementos eletropositivos (tendem a formar cátions – cargas positivas – ligações iônicas). I Com exceção do mercúrio, são elementos com alto ponto de fusão e sólidos em temperatura ambiente. I Possuem resistência à força bruta (tenacidade). I São maleáveis (podem ser moldados sem se quebrar). Classificação periódica dos elementos LEI PERIÓDICA MODERNA DOS ELEMENTOS As propriedades físicas e químicas dos elementos variam periodicamente em função de seus números atômicos. ORGANIZAÇÃO DOS ELEMENTOS QUÍMICOS NA TABELA PERIÓDICA Períodos: • Linhas horizontais da tabela. • Indicam o número de camadas eletrônicas dos átomos de cada elemento. Grupos: • Linhas verticais da tabela. • Reúnem elementos que possuem propriedades químicas semelhantes CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS • Representativos • Elementos de transição externa e interna • Metais e ametais 5 PROPRIEDADES PERIÓDICAS DOS ELEMENTOS QUÍMICOS • É a distância entre o núcleo e a camada de valência de um átomo. • Ao longo do período, aumenta da direita para a esquerda e, ao longo do grupo, de cima para baixo. Raio atômico • Capacidade que o átomo tem de atrair elétrons em uma liga- ção com outros áto- mos. • Ao longo do período, aumenta da esquerda para a direita e, ao longo do grupo, de baixo para cima. Eletronegatividade • Capacidade que o átomo tem de ceder elétrons em uma li- gação com outros átomos. • Cresce junto com o raio atômico. Eletropositividade • Descreve a variação de energia resultante do recebimento de um elétron por um átomo ou um íon na fase gasosa. • Cresce junto com a eletronegatividade. Afinidade eletrônica • Mínima energia ne- cessária para retirar o elétron mais ex- terno de um átomo ou íon isolado na fase gasosa. • Cresce junto com a eletronegatividade. Energia de ionização • Grandeza física que expressa o espaço ocupado por um corpo tridimensio- nal. • Nos períodos, o vo- lume atômico cresce do centro para as extremidades e, nos grupos, de cima para baixo. Volume • Propriedade física que expressa a rela- ção entre a massa e o volume de um corpo. • Nos períodos, cresce das extremidades para o centro. Nos grupos, cresce de cima para baixo. Densidade • Nos períodos, os pontos de fusão e de ebulição crescem das extremidades para o centro e, nos grupos, de cima para baixo, exceto nos grupos 1 e 2, em que ocorre o oposto. Pontos de fusão e de ebulição 6 Química PROPRIEDADES APERIÓDICAS DOS ELEMENTOS QUÍMICOS crescem ou decrescem continuamente à medida que o número atômico aumenta • É a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g desse material em 1 °C. • À medida que o nú- mero atômico cresce, o calor específico dos elementos químicos tende a diminuir. Calor específico • A massa do átomo está praticamente concen- trada no seu núcleo, onde se encontram prótons e nêutrons. • À medida que o nú- mero atômico cresce, a massa atômica tende a aumentar. Massa atômica 7 Ligações químicas As ligações químicas estão relacionadas a como os átomos se ligam para formar substâncias que podem ter as mais diferentes propriedades. Regra do octeto Para atingir a estabilidade, isto é, apresentar uma configuração eletrônica completa em sua camada de valência, os átomos estabelecem ligações químicas perdendo, ganhando ou compartilhando elétrons de acordo com a necessidade dos átomos envolvidos. Há três formas de os átomos fazerem isso: por meio da ligação iônica, da ligação covalente e da ligação metálica. Ligação iônica Para determinar qual átomo ganha ou perde elétrons ao formar um composto iônico, é necessário realizar sua distribuição eletrônica a fim de analisar quantos elétrons há na camada de valência de cada átomo. Fórmulas dos compostos iônicos Os átomos tendem a realizar ligações químicas para adquirir uma configuração eletrônica estável, semelhante à dos gases nobres, com oito elétrons na camada de valência. + – ♦ O símbolo do cátion deve vir antes do símbolo do ânion. ♦ O número de cátions e ânions na fórmula deve apresentar sempre a menor proporção inteira possível, garantindo que a carga total do composto seja neutra (carga dos cátions + carga dos ânions = zero). 8 Propriedades dos compostos iônicos Como apresentam forma definida, são sólidos nas condições ambientes (temperatura de 25°C epressão de 1 atm). Apresentam elevadas temperatura de fusão e temperatura de ebulição. São duros e quebradiços. Apresentam condutibilidade elétrica quando dissolvidos em água ou quando puros no estado líquido (fundidos), devido à existência de íons com liberdade de movimento, que podem ser atraídos pelos eletrodos, fechando o circuito elétrico. Seu melhor solvente é a água. 9 Disposição dos elementos químicos na tabela periódica Períodos Grupos ou famílias Classificação dos elementos em representativos e de transição Classificação dos elementos em metais e ametais Características dos metais Ligações químicas Regra do octeto Ligação iônica Fórmulas dos compostos iônicos Propriedades dos compostos iônicos Sistemática Química.pdf Composição da matéria Níveis de representação Estados de agregação da matéria Transformações da matéria Passagem do estado líquido para o gasoso Mistura Evidências de reações químicas Propriedades da matéria Propriedades extensivas (dependem da quantidade de matéria) Propriedades gerais (presentes em toda matéria) Propriedades intensivas (não dependem da quantidade de matéria) Propriedades específicas (diferenciam as substâncias) Físicas Químicas Substâncias simples e compostas Substâncias simples Substâncias compostas Atomicidade Alotropia Sistemas e misturas Métodos de separação de misturas Modelo atômico de Bohr Postulados do modelo atômico de Bohr Efeito fotoelétrico Diferença entre onda e partícula Partículas Ondas Concepções modernas sobre o átomo Princípio da Dualidade Onda-partícula (De Broglie) A relação entre o comprimento de onda e a frequência Princípio da Incerteza (Heisenberg) Modelo atômico de Schrödinger Características do modelo atômico de Shrödinger Distribuição eletrônica Diagrama de distribuição eletrônica (Linus Pauling)