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Classificação dos Elementos Químicos (O Primeiro Elemento) "Ao lado, o fósforo (P). Primeiro elemento a ser descoberto. Ponto de partida para a construção.

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1 Classificação dos Elementos Químicos (O Primeiro Elemento) "Ao lado, o fósforo (P). Primeiro elemento a ser descoberto. Ponto de partida para a construção da Tabela Periódica ".

2 História da Tabela Periódica Um pré-requisito necessário para construção da tabela periódica, foi à descoberta individual dos elementos químicos. Embora os elementos, tais como ouro (Au), prata (Ag), Estanho (Sn), cobre (Cu), chumbo (Pb) e mercúrio (Hg) fossem conhecidos desde a Antigüidade. A primeira descoberta científica de um elemento, ocorreu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo.

3 PRIMEIRA CLASSIFICAÇÃO A primeira classificação, a de Lavoisier, foi à divisão dos elementos em metais e não-metais. Isso possibilitou a antecipação das propriedades de outros elementos, determinando assim, se seriam ou não metálicos.

4 Johann W. Dobereiner (1829) (O Primeiro Modelo de Tabela Periódica) A massa atômica do elemento central da tríade era a média das massas atômicas do primeiro e terceiro membro. Muitos dos metais não podiam ser agrupados em tríades. Os elementos cloro, bromo e iodo eram uma tríade, lítio, sódio e potássio formavam outra.

5 Germain Hess (1849) (O Segundo Modelo de Tabela Periódica) Publicou no seu manual Fundamentos da Química Pura uma classificação de quatro grupos de elementos (não-metais) com propriedades químicas semelhantes. Hess escreveu: Esta classificação está ainda muito longe de ser natural. No entanto ela reúne elementos em grupos muito semelhantes e pode ir aperfeiçoando-se à medida que aumentarem os nossos conhecimentos.

6 Alexander Beguyer de Chancourtoir (1862) (O Terceiro Modelo de Tabela Periódica) Propôs um sistema denominado parafuso telúrico. Distribuiu os elementos na forma de uma espiral de 45º que na superfície de um cilindro. Em cada volta da espiral ele colocou 16 elementos em ordem crescente de massa atômica, de modo a posicionar os elementos com propriedades semelhantes um por baixo do outro na geratriz do cilindro.

7 John A.R. Newlands (1864) ( O Quarto Modelo de Tabela Periódica) Sugeriu que os elementos, poderiam ser arranjados num modelo periódico de oitavas, na ordem crescente de suas massas atômicas. Colocou o elemento lítio, sódio e potássio juntos. Esquecendo o grupo dos elementos cloro, bromo e iodo, e os metais comuns como o ferro e o cobre. A idéia de Newlands foi ridicularizada pela analogia com os sete intervalos da escala musical.

8 Dimitri Ivanovich Mendeleyev (1869) (O pai da Tabela Periódica dos elementos químicos) Em 1869, enquanto escrevia seu livro de química inorgânica, organizou os elementos na forma da tabela periódica atual.

9 A tabela periódica de Mendeleyev:

10 Mendeleev criou uma carta para cada um dos 63 elementos conhecidos. Cada carta continha o símbolo do elemento, a massa atômica e suas propriedades químicas e físicas. A tabela periódica de Mendeleev exibia semelhanças numa rede de relações vertical, horizontal e diagonal. Em 1906, Mendeleev recebeu o Prêmio Nobel por este trabalho. Dimitri Ivanovich Mendeleev (1869) (O Quinto Modelo de Tabela Periódica)

11 Henry Mosseley (1913) Descobriu que o número de prótons no núcleo de um determinado átomo era sempre o mesmo. Mosseley usou essa idéia para o número atômico de cada átomo. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleev desapareceram.

12 Glenn Seaborg (1951) ( A Tabela Periódica nos dias de hoje) Realizou a última maior troca na tabela periódica em A partir da descoberta do plutônio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atômico 94 até 102). Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actnídeos abaixo da série dos lantanídeos. Em 1951, Seaborg recebeu o Prêmio Nobel em química, pelo seu trabalho. O elemento 106 tabela periódica é chamado seabórgio, em sua homenagem.

13 A descoberta do número atômico Em 1913, o cientista britânico Henry Mosseley descobriu que o número de prótons no núcleo de um determinado átomo, era sempre o mesmo. Mosseley usou essa idéia para o número atômico de cada átomo. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleev desapareceram. Devido ao trabalho de Mosseley, a tabela periódica moderna esta baseada no número atômico dos elementos. Daí decorre a atual lei periódica. As propriedades dos elementos químicos são funções periódicas do número atômico.

14 As modificações mais recentes da Tabela Periódica O sistema de numeração dos grupos são recomendados pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). A numeração é feita em algarismos arábicos de 1 à 18, sendo o grupo 1, o dos metais alcalinos e o 18, o dos gases nobres.

15 Entendendo a Tabela Periódica A tabela periódica mostra a semelhança entre dois ou mais elementos. Se observarmos as propriedades dos elementos, notamos a semelhança entre alguns elementos. Essas semelhanças se repetem em intervalos, sempre relacionados ao número atômico. Na tabela, os elementos estão arranjados horizontalmente, em seqüência numérica, de acordo com seus números atômicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou períodos). O número do período corresponde ao número de níveis eletrônicos. Todos os elementos de um mesmo período tem o mesmo número de camadas. Exemplo : 26Fe - 1s2; 2p6, 3s2; 3p6; 4s2; 3d6 4 camadas 4º período

16 Cada período, à exceção do primeiro, começa com um metal e termina com um gás nobre. Os períodos diferem em comprimento, variando de 2 elementos, no mais curto, a 32 elementos no mais longo. Série dos Lantanídeos 6 camadas 6º período Série dos Actinídeos 7 camadas 7º período

17 Famílias ou grupos: São em número de 18, sendo que cada um agrupa elementos com propriedades químicas semelhantes e apresentam a mesma configuração eletrônica na sua camada de valência (últimos subníveis). Em alguns deles, os elementos estão relacionados tão intimamente em suas propriedades, que são denominados de famílias (o grupo 2 é a família dos metais alcalinos terrosos).

18 Elementos representativos ou normais. (Subníveis s ou p) São elementos cuja distribuição eletrônica possuem elétron de diferenciação em subnível s ou p. O número de elétrons da camada de valência corresponde ao número da família. São elementos representativos todos elementos da família A (1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A ou 0). O número do grupo ou família corresponde ao número de elétrons da última camada (camada de valência). Exemplos : 20 Ca = 1s 2 ; 2s 2 ;2p 6 ; 3s 2 ;3p 6 ; 4s 2. (Pertencente a família 2A, s 2 ) 16 S = 1s 2 ; 2s 2 ; 2p 6 ;3s 2 ;3p 4 (Pertencente a família 6A)

19 Elementos de Transição Externa - Família B (Subnível d ) São elementos cuja distribuição eletrônica termina em d. A penúltima camada é incompleta. São todos os elementos do grupo ou família B (1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B). Veja a distribuição eletrônica em cada família B:

20 O número da família dos elementos de transição é obtido a partir da soma dos elétrons do subnível d da penúltima camada com os do subnível s da última camada. Exemplo: 26 Fe = 1s 2 ;2s 2 ;2p 6 ;3s 2 ;3p 6 ;4s 2 ;3d 6. (Pertencente a família 8B)

21 Distribuição de elétrons nos subníveis

22 Elementos de Transição Interna. ( Subníveis f ) São elementos cuja distribuição eletrônica em ordem crescente de energia terminam em f. A antepenúltima camada é incompleta. São os Lantanóides (Lantanídios) e os Actinóides (Actinídios). Estão todos na família 3B, sexto e sétimo períodos respectivamente :

23 Lantanóides: Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy, Ho, Er, Tm, Yb,Lu Actinóides: Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,Cf,Es,Fm,Md,No,Lr Exemplo: 57 La = 1s 2 ;2s 2 ;2p 6 ;3s 2 ;3p 6 ;4s 2 ;3d 10 ;4p 6 ;5s 2 ;4d 10 ;5p 6 ;6s 2 ;4f 1.

24 Hidrogênio Alguns autores, consideram a sua posição, como pertencendo ao grupo 1, por apresentar algumas semelhanças com os metais alcalinos. Outros, colocaram-no como se pertence-se ao grupo 17, devido a formação do íon H+ (hidretos). O elemento encontra-se isolado em algumas tabelas periódicas, não estando situado em nenhum grupo.

25 Família dos Metais Alcalinos. Corresponde aos metais da família 1ª ou 1. São eles: Li (Lítio), Na (Sódio), K (Potássio), Rb (Rubídio), Cs (Césio), Fr (Frâncio) Eles são chamados de metais alcalinos, porque reagem com a água, formando hidróxidos (MOH, M=metal alcalino), chamados comumente de álcali.

26 Família dos Metais Alcalinos Terrosos Corresponde aos metais da família 2A ou 2. São eles: Be (Berílio), Mg (Magnésio),Ca (Cálcio), Sr (Estrôncio), Ba (Bário), Ra (Rádio) O termo "terrosos" no nome do grupo é da época da alquimia, onde os alquimistas medievais, chamavam as substâncias que não se fundiam e não sofriam transformações com o calor (com os meios de aquecimento da época), de "terrosos". Esses elementos, são metais e apresentam uma alta reatividade para ocorrerem livres na natureza. Ocorrem sob a forma de compostos, como cátions +2.

27 Família do Boro (3A) ou 13 (boro, alumínio, gálio, índio e tálio). E o primeiro grupo do bloco p. Seus membros possuem a configuração da camada de valência, ns2 np1, podemos esperar um número de oxidação +3 para seus elementos. Com exceção do boro, que é um metalóide, todos os elementos do grupo são metais.

28 Família do Carbono (4A) ou 14 (carbono, silício, germânio, estanho e chumbo) Os elementos são caracterizados pela configuração da camada de valência ns2 np2. Tem como primeiro elemento, o carbono, o mais importante elemento para os seres vivos, seguido pelo silício, que é um dos elementos fundamentais para a tecnologia moderna. O carbono é o único elemento da tabela periódica que forma mais de de compostos e tem seu próprio ramo da química, a chamada química orgânica. O carbono é distintamente um não metal, silício e germânio são metalóides e estanho e chumbo são metais.

29 Família do Nitrogênio (5A) ou 15 (nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto) Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2 np3 da sua camada de valência. Esta configuração dá aos elementos, uma variação no número de oxidação de -3 à +5. O nitrogênio e o fósforo são não- metais, o arsênio é um metalóide e o antimônio e o bismuto são metais.

30 Família dos Calcogênios (6A) ou 16 : O (Oxigênio), S (Enxofre), Se (Selênio), Te (Telúrio), Po (Polônio) Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2 np4 da sua camada de valência, e são todos não- metais. Formam compostos com metais e com hidrogênio quando o número de oxidação é –2. Os números de oxidação +2, +4 e +6 ocorrem quando os elementos do grupo formam compostos com outros elementos do seu próprio grupo, ou com os elementos do grupo 17, os halogêneos.

31 Família dos Halogênios Corresponde a coluna 7ª ou 17 F (Flúor), Cl (Cloro), Br (Bromo), I (Iodo), At (Astato) Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2np5 da sua camada de valência. Seus elementos são chamados de halogêneos. Mostra uma regularidade nas propriedades físicas, na eletronegatividade, e nos raios atômicos e iônicos. O flúor possui algumas propriedades anômalas, tais como: a sua força como agente oxidante e a baixa solubilidade da maioria dos fluoretos.

32 Família dos Gases Nobres Corresponde a coluna 8A ou Zero. São eles: He (Hélio), Ne (Neônio), Ar (Argônio), Kr (Criptônio), Xe (Xenônio), Rn (Radônio) Eles são caracterizados pela configuração eletrônica ns2np6 da sua camada mais externa. Têm a camada externa totalmente preenchida de elétrons. Isso os torna elementos quimicamente inertes. Estes elementos são encontrados na natureza como gases monoatômicos, não reativos. Entretanto, o primeiro composto do gás nobre (tetrafluoreto de xenômio – XeF4), foi produzido a partir de uma mistura de xenônio com flúor, em temperatura elevada. O radônio (Rn) é um gás radioativo.

33 Elementos de Transição Externa (Família B) São elementos cuja distribuição eletrônica termina em d. A penúltima camada é incompleta. São todos os elementos do grupo ou família B (1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B ou 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12). Veja a distribuição eletrônica em cada família B: O número da família dos elementos de transição é obtido a partir da soma dos elétrons do subnível d da penúltima camada com os do subnível s da última camada. Exemplo: 26 Fe = 1s2;2s2;2p6;3s2;3p6;4s2;3d6. (Pertencente a família 8B)

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35 Elementos de Transição Interna. ( Subníveis f ) São elementos cuja distribuição eletrônica em ordem crescente de energia terminam em f. A antepenúltima camada é incompleta. São os Lantanóides (Lantanídios) e os Actinóides (Actinídios). Estão todos na família 3B, sexto e sétimo período respectivamente. Exemplo: 57La = 1s2;2s2;2p6;3s2;3p6;4s2;3d10;4p6;5s2;4d10;5p6;6s2;4f1.

36 Oficialmente são conhecidos até hoje 111 elementos químicos. Entres eles, 88 são naturais ( encontrados na natureza ) e 23 são artificiais ( produzidos em laboratórios ). Portanto classificamos estes artificiais em: Cisurânicos ou Elementos Cisurânicos : apresentam número atômico inferior a 92, do elemento Urânio, e são os seguintes: Tecnécio (Tc), Astato (At), Frâncio (Fr), Promécio (Pm) Transurânicos ou Elementos Transurânicos. Elementos com número atômico maior do que 92, portanto, elementos após o urânio na Tabela Periódica. A maioria destes elementos são instáveis e têm meias vidas curtas.

37 Propriedades Aperiódicas e Periódicas Propriedades aperiódicas: são aquelas cujos valores variam ( crescem ou decrescem) na medida que o número atômico aumenta e que não se repetem em períodos determinados ou regulares. Ex.: número de nêutrons, massa atômica, calor específico. A massa atômica de um número sempre aumenta de acordo com o número atômico desse elemento.

38 Propriedades Periódicas São aquelas que a medida que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes para intervalos regulares, ou seja, repetem-se periodicamente. São exemplos de propriedades periódicas: raio atômico, eletronegatividade, energia ou potencial de ionização, reatividade química, densidade, volume atômico, eletroafinidade, e ponto de fusão.

39 RAIO ATÔMICO: O TAMANHO DO ÁTOMO É uma característica difícil de ser determinada. Usaremos aqui, de maneira geral, dois fatores: Número de níveis (camadas): quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo. Se os átomos comparados tiverem o mesmo número de níveis (camadas), usaremos:

40 Nº de prótons ( número atômico Z ) O átomo que apresentar o maior número de prótons exerce uma maior atração sobre os seus elétrons, o que ocasiona uma diminuição do seu tamanho (atração núcleo-elétron).

41 Átomos de sódio e rubídio(Família 1A) Como cada um destes elementos encontra-se em um período diferente, pode-se pensar em relação ao número de camadas que cada um possui. Quanto maior o número de camadas, maior o tamanho do átomo, maior o comprimento de seu raio :

42 ENERGIA DE IONIZAÇÃO ou POTENCIAL DE IONIZAÇÃO É a energia necessária para remover um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. X0(g) + energia X+(g) + e A remoção do primeiro elétron, que é o mais afastado do núcleo, requer uma quantidade de energia denominada primeira energia de ionização (1a E.I.) e assim sucessivamente. Ex. Mg(g) + 7,6 eV Mg+ (g) + 1 e´ (1a E.I.) Mg(g) + 14,9 eV Mg+ (g) + 1 e´ (2a E.I.) Mg(g) + 79,7 eV Mg+ (g) + 1 e´ (3a E.I.) Assim: E.I 1 < E.I 2 < E.I

43 QUANTO MAIOR O TAMANHO DO ÁTOMO, MENOR SERÁ A PRIMEIRA ENERGIA DE IONIZAÇÃO Logo, a 1a E.I. na tabela periódica varia de modo inverso ao raio atômico.

44 AFINIDADE ELETRÔNICA ou ELETROAFINIDADE É a energia liberada quando um átomo isolado, no estado gasoso, "captura" um elétron. Quanto menor o tamanho do átomo, maior será sua afinidade eletrônica.

45 ELETRONEGATIVIDADE É a forca de atração exercida sobre os elétrons de uma ligação;ou seja, é a tendência que um átomo possui de atrair elétrons.

46 ELETROPOSITIVIDADE ou CARÁTER METÁLICO É a capacidade de um átomo perder elétrons, originando cátions.

47 REATIVIDADE QUÍMICA A reatividade de um elemento químico está associada à sua maior ou menor facilidade em ganhar ou perder elétrons. Assim, os elementos mais reativos serão tantos os metais que perdem elétrons com maior facilidade, quanto os ametais que ganham elétrons com maior facilidade. Entre os metais, o mais reativo é o frâncio (Fr) Entre os ametais, o mais reativo é o flúor (F).

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49 PROPRIEDADE FÍSICAS DOS ELEMENTOS As propriedades físicas são determinadas experimentalmente, mas, em função dos dados obtidos, podemos estabelecer regras genéricas para sua variação, considerando a posição do elemento na tabela periódica.

50 DENSIDADE Num período: A densidade cresce das extremidades para o centro Numa família: A densidade cresce de cima para baixo. Assim, os elementos de maior densidade estão situados na parte central e inferior da tabela, sendo o Ósmio (Os) o elemento mais denso (22,5 g/cm3). *** A tabela apresenta densidade obtida a 0 ° C e 1 atm.

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52 PONTO DE FUSÃO (PF) e PONTO DE EBULIÇÃO (PE) PONTO DE FUSÃO É temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido. PONTO DE EBULIÇÃO É temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o estado gasoso. Na família IA (alcalinos) e na família IIA (alcalinos terrosos), IIB, 3A, 4 A, os elementos de maior ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE) estão situados na parte superior da tabela. De modo inverso, nas demais famílias, os elementos com maiores PF e PE estão situados na parte inferior. Nos períodos, de maneira geral, os PF e PE crescem da extremidades para o centro da tabela.

53 Entre os metais o tungstênio (W) é o que apresenta o maior PF: 5900 ° C.

54 Uma anomalia importante ocorre com o elemento químico carbono (C),um ametal: Ele tem uma propriedade de originar estruturas formadas por um grande número de átomos, o que faz com que esse elemento apresente elevados pontos de fusão ( PF =3550 ° C)

55 Classificação dos Elementos De acordo com algumas propriedades, podemos classificar os elementos químicos em metais, não- metais e gases nobres. Os metais são bons condutores de eletricidade e calor. São sólidos nas condições ambientes – com exceção do mercúrio –, maleáveis e dúcteis. Os não-metais são maus condutores de calor e de eletricidade, com exceção do carbono na forma de grafite, que é um bom condutor elétrico. São sólidos, líquidos ou gasosos nas condições ambientes

56 Semimetais ou metalóides: São elementos que apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os ametais. Por isso, ao se combinarem com outros elementos podem se comportar como metais ou ametais. São em números de sete. : B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po São sólidos a temperatura ambiente e o mais utilizado é o silício, empregado na construção de semicondutores. Os gases nobres apresentam reatividade muito pequena, sendo considerados, até pouco tempo, inertes.


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