3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos

Conteúdos 3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio atómico O raio iónico A energia de ionização Propriedades do elemento versus propriedades da substância elementar M12 Síntese de conteúdos Diagrama de conteúdos

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Que propriedades periódicas se podem estudar na Tabela Periódica? A grande vantagem da organização dos elementos na Tabela Periódica é permitir inferir as propriedades de um dado elemento a partir da sua posição. Algumas dessas propriedades, designadas por propriedades periódicas, variam à medida que o número atómico de um elemento químico aumenta, ou seja, assumem valores que crescem ou decrescem ao longo de cada grupo/período.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Que propriedades periódicas se podem estudar na Tabela Periódica? A interpretação destas propriedades depende da força elétrica entre os eletrões (cargas negativas) e os protões (cargas positivas) que se encontram no núcleo. A intensidade da força elétrica depende da distância entre os eletrões de valência e o núcleo e ainda do número atómico. Entre as propriedades periódicas mais importantes encontram-se o raio atómico e a energia de ionização.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Que propriedades periódicas se podem estudar na Tabela Periódica? Causas que provocam variação da intensidade da força elétrica e seus efeitos

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio atómico O raio atómico é uma propriedade do elemento que permite inferir, por exemplo, sobre a probabilidade de dois elementos surgirem juntos na Natureza. Geralmente, os elementos que se agrupam possuem volumetrias e raios semelhantes. Para determinar o raio dos átomos temos de os comparar a esferas sólidas, no entanto, os átomos não são esferas sólidas – o modelo atómico da nuvem eletrónica prevê flutuações no volume do átomo, o que torna o raio atómico um conceito difícil de definir. Em contrapartida, a distância entre dois átomos é mais fácil de se medir, pois os átomos, com exceção dos gases nobres, não se encontram isolados, mas sim formando moléculas, estruturas cristalinas ou agregados de átomos.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio atómico Raio atómico covalente é metade da distância entre os núcleos de dois átomos do mesmo elemento que constituem uma molécula diatómica, X2. Genericamente, o raio atómico aumenta ao longo do grupo (de cima para baixo) e diminui ao longo do período (da esquerda para a direita).

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio atómico: variação ao longo do grupo e do período

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio atómico Variação do raio atómico com o número atómico (Z) ao longo de vários períodos

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos O raio iónico O raio de um ião corresponde ao raio da forma iónica principal que um determinado átomo tem tendência a formar. Mede-se a partir da distância entre o ião positivo (catião) e o ião negativo (anião), num cristal iónico. O raio do catião será menor que o raio do átomo que lhe deu origem e será tanto menor quanto maior a carga elétrica do ião positivo. O raio do anião será maior que o raio do átomo que lhe deu origem e será tanto maior quanto maior a carga elétrica do ião negativo.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos A energia de ionização A energia de ionização é a energia mínima necessária para remover um eletrão de um átomo no estado gasoso e fundamental. Assim, quanto maior for a energia de ionização, maior é a dificuldade para se remover o eletrão. A energia de ionização tende a aumentar ao longo do período (da esquerda para a direita) e a diminuir ao longo do grupo (de cima para baixo).

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos A energia de ionização: variação ao longo do grupo e do período

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos A energia de ionização Variação da energia de ionização com o número atómico (Z) ao longo de vários períodos

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos A energia de ionização Os átomos transformam-se em iões para adquirir uma configuração eletrónica quimicamente estável (8 eletrões na generalidade dos casos ou 2 nos átomos de menor dimensão), que corresponde à configuração eletrónica do gás nobre de número atómico imediatamente anterior a cada átomo. Distribuição eletrónica mais estável e respetivo ião formado para os grupos 1, 2, 16, 17 e 18.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos A energia de ionização Assim, dada a sua configuração eletrónica de valência: átomos de elementos metálicos adquirem uma configuração eletrónica mais estável de gás nobre, transformando-se em iões positivos; átomos de elementos não metálicos adquirem uma configuração eletrónica mais estável de gás nobre, transformando-se em iões negativos.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Propriedades do elemento versus propriedades da substância elementar Analisando com atenção a Tabela Periódica, podemos verificar que: algumas das informações apresentadas, tais como o símbolo químico, o número atómico, a massa atómica relativa, a configuração eletrónica, o raio atómico e a 1.ª energia de ionização, são referentes aos elementos químicos respetivos; outras informações dizem respeito às substâncias elementares correspondentes a cada elemento (substâncias constituídas por átomos de um mesmo elemento), tais como o estado físico, o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade.

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Propriedades do elemento versus propriedades da substância elementar Exemplo: propriedades do elemento zinco (Zn) e da substância elementar zinco metálico (Zn(s)).

Propriedades físicas das substâncias metálicas e não metálicas 3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Propriedades do elemento versus propriedades da substância elementar Propriedades físicas das substâncias metálicas e não metálicas

3.3. Propriedades periódicas dos elementos representativos Propriedades do elemento versus propriedades da substância elementar Para identificar ou avaliar o grau de pureza de uma substância (elementar ou composta), os químicos usam frequentemente como técnicas a medição das propriedades físicas como o ponto de fusão, o ponto de ebulição e/ou a densidade. Por comparação dos valores obtidos experimentalmente com os valores tabelados para a mesma substância, é possível identificá-la ou avaliar se a substância em estudo apresenta impurezas ou não.

Síntese de conteúdos M12 Entre as propriedades periódicas mais importantes dos elementos na TP, realçam-se o raio atómico e a energia de ionização. Genericamente, o raio atómico aumenta ao longo do grupo, de cima para baixo (maior número de camadas; maior distância ao núcleo; menor atração núcleo-nuvem eletrónica; maior raio) e diminui ao longo do período, da esquerda para a direita (igual número de camadas; maior carga nuclear efetiva; maior atração núcleo-nuvem eletrónica; menor raio). A primeira energia de ionização (energia necessária para extrair o eletrão mais energético) varia de forma oposta ao raio atómico. Aumenta, em geral, ao longo de um período, da esquerda para a direita, e diminui ao longo de um grupo, de cima para baixo.

Síntese de conteúdos M12 Os átomos transformam-se em iões para adquirir uma configuração eletrónica mais estável (configuração de gás nobre). Enquanto os metais têm tendência a libertar eletrões (transformando-se em catiões), os não metais têm tendência em captar eletrões (convertendo-se em aniões), para adquirir a configuração eletrónica de gás nobre. Os elementos incluídos na família dos metais alcalinos são os que mais facilmente libertam o eletrão mais energético, por estar sozinho na camada de valência (elementos mais reativos), enquanto os gases nobres não têm tendência em libertar os seus eletrões de valência, uma vez que possuem a última camada completa (possuem baixa reatividade).

Síntese de conteúdos M12 Enquanto algumas das propriedades apresentadas na TP, como o símbolo químico, o número atómico, a massa atómica relativa, a configuração eletrónica, o raio atómico e a 1.ª energia de ionização são referentes aos elementos químicos respetivos, outras características, tais como o estado físico, o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade, dizem respeito às substâncias elementares correspondentes a cada elemento.

Diagrama de conteúdos M12

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