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SUMÁRIO CLASS. PERIOD. DOS ELEMENTOS I 3 INTRODUÇÃO 3 LEI PERIÓDICA 7 AS FAMÍLIAS, GRUPOS OU COLUNAS 8 OS PERÍODOS OU SÉRIES 9 CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS 11 EXERCÍCIOS DE COMBATE 15 GABARITO 23 2 CLASS. PERIOD. DOS ELEMENTOS I INTRODUÇÃO À medida que os químicos foram desenvolvendo os seus trabalhos e descobrindo novos elementos químicos, foram sentindo necessidade de organizar esses elementos de acordo com as suas características ou propriedades químicas. Em qualquer tentativa de classificação, dois objetivos são perseguidos: 1. reunir coisas que se assemelham; 2. separar as que se diferenciam. Até o final do século Número de elementos químicos conhecidos XVII 14 XVIII 33 XIX 83 XX 112 Elementos conhecidos antes de 1650: Ag, As, Au, C, Cu, Fe, Hg, Pb, S, Sb, Sn Faremos aqui um breve histórico das tentativas de organização desses elementos até chegarmos na classificação atual. UM BREVE HISTÓRICO 1829 J. W. Döbereiner Tríades de Döbereiner Demonstrou a existência de tríades de elementos com propriedades químicas semelhantes. Nessas tríades, o peso atômico de um elemento era aproximadamente a média aritmética dos pesos atômicos dos outros dois. 3 A classificação foi abandonada. A seu favor, o fato de pela primeira vez ter-se relacionado as propriedades dos elementos com suas massas atômicas A. E. de Chancourtois Parafuso Telúrico Dispôs alguns elementos químicos em ordem crescente de peso atômico, de modo que formassem uma curva helicoidal: era o famoso parafuso telúrico, que acusava propriedades químicas semelhantes para alguns grupos, como Li, Na, K, etc. Esse esquema funcionou bem na Tabela Periódica até o elemento cálcio. 4 1863 J. A. R. Newlands As Oitavas de Newlands Dividiu os elementos em ordem crescente de pesos atômicos, em grupos de sete, análogos às oitavas musicais. As oitavas de Newlands foram rapidamente abandonadas. A classificação de Newlands não foi aceita, porém deu um valioso passo na medida em que estabelecia uma relação entre as propriedades dos elementos e as suas massas atômicas, e as ideias de grupos (verticais) e períodos (honzontais) Dmitri I. Mendeleev Com Lothar Meyer, em trabalhos independentes, propôs uma tabela muito semelhante à atual, mas que apresentava os elementos dispostos em ordem crescente de pesos atômicos. A tabela de Mendeleev notabilizou-se pela previsão de propriedades de vários elementos não conhecidos na época, que nela correspondiam a vazios. Algumas previsões de Mendeleev para o Eka-silício (1869) Propriedades observadas no Germânio (1886) Peso atômico 72 Peso atômico 72,60 Metal de cor cinza Metal cinza-escuro com PF elevado e densidade 5,5 g/cm 3 PF = 958 C d = 5,36 g/cm 3 O EsCl4 seria um líquido volátil, com PE pouco inferior a 100 C e densidade 1,9 g/cm 3 O GeCl4 é um líquido volátil. PE = 83 C d = 1,88 g/cm 3 5 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. Colocando as cartas em uma mesa, organizou-as em ordem crescente de suas massas atômicas, agrupando-as em elementos de propriedades semelhantes. Na sua tabela apareciam lugares vagos que Mendeleev admitiu corresponderem a elementos ainda não conhecidos. A partir desse trabalho Mendeleev anunciou a lei periódica segundo a qual as propriedades físicas e químicas dos elementos são funções das suas massas atômicas. Os elementos eram organizados em linhas horizontais chamadas períodos. Esse arranjo de elementos determinou a formação de linhas verticais, ou colunas, denominadas grupos, contendo elementos com propriedades semelhantes H. G. J. Moseley Mediu a carga nuclear (número atômico) dos elementos químicos. A partir dessa data, verificou-se que os elementos químicos na Tabela Periódica deveriam obedecer a uma ordem crescente de número atômico, e chegou-se à tabela atual. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleev desapareceram. Portanto, temos agora a lei periódica atual: 6 LEI PERIÓDICA Quando os elementos são ordenados em ordem crescente de seus NÚMEROS ATÔMICOS, pode-se observar a repetição periódica de muitas de suas propriedades. A partir dessa lei, a tabela periódica é organizada de forma definitiva e se apresenta de modo a tornar mais evidente a relação entre as propriedades dos elementos e a estrutura eletrônica deles. I. A última maior modificação na tabela foi consequência do trabalho de Glenn Seaborg, em 1940, que descobriu todos os elementos transurânicos (94-102) e colocou a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídeos. II. Por muitos anos, houve um desacordo internacional quanto aos grupos que seriam designados por A e por B. O sistema descrito há pouco é comum nos Estados Unidos, mas alguns publicam tabelas periódicas, comercialmente, usando as letras A e B de forma trocada. Em 1990, a IUPAC publicou a recomendação final para um novo sistema que não usa letras e os grupos passariam a ser enumerados com algarismos arábicos de 1 a 18 (da esquerda para a direita). Na figura a seguir, a numeração dos grupos de acordo com este novo sistema é mostrada acima da designação tradicional. 7 AS FAMÍLIAS, GRUPOS OU COLUNAS Cada coluna vertical da tabela periódica constitui o que chamamos família ou grupo de elementos; são ao todo dezoito. Uma família corresponde a elementos que apresentam certa similaridade na sua estrutura eletrônica da última camada, o que acarreta certa semelhança de comportamento químico. NOME DA FAMÍLIA NÚMERO DA FAMÍLIA NÚMERO DE ELÉTRONS NA ÚLTIMA CAMADA COMPONENTES DA FAMÍLIA Metais alcalinos IA/1 1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Metais alcalino-terrosos IIA/2 2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Calcogênios VIA/16 6 O, S, Se, Te, Po Halogênios VIIA/17 7 F, Cl, Br, I, At Gases Nobres 0/18 2(He) 8 (os demais) He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 8 Logo, podemos concluir que os átomos de uma família apresentam: a) mesma configuração eletrônica na última camada (Camada de Valência); b) propriedades químicas semelhantes. OS PERÍODOS OU SÉRIES Cada fila horizontal da tabela periódica constitui o que chamamos período ou série de elementos. Cada período corresponde ao número de camadas eletrônicas existentes nos elementos que o constituem. Os períodos são sete (7). PERÍODO CAMADAS ELETRÔNICAS 1 1 (K) 2 2 (K, L) 3 3 (K, L, M) 4 4 (K, L, M, N) 5 5 (K, L, M, N, O) 6 6 (K, L, M, N, O, P) 7 7 (K, L, M, N, O, P, Q) CLASSIFICAÇÃO DE PERIODOS 1º PERÍODO (I) Muito curto Tem 2 elementos H e He 2º PERÍODO (II) 3º PERÍODO (III) 4º PERÍODO (IV) 5º PERÍODO (V) 6º PERÍODO (VI) 7º PERÍODO (VII) Curto Curto Longo Longo Superlongo Incompleto Tem 8 elementos Tem 8 elementos Tem 18 elementos Tem 18 elementos Tem 32 elementos Tem 24 elementos Do Li ao Ne Do Na ao Ar Do K ao Kr Do Rb ao Xe Do Cs ao Rn Do Fr ao Ds 9 OBSERVAÇÃO: I. Na configuração geral de uma família, a letra n, além de ser o número quântico principal da última camada, também será o número do período ao qual o elemento pertence. EXEMPLOS: Na Família IA Configuração geral = ns 1 3 período n = 3 Última camada = 3s 1 II. Bloco A n A, onde n é o número de elétrons da camada de valência do átomo. FAMÍLIA OU GRUPO NOME CONFIGURAÇÃO DA ÚLTIMA CAMADA N DE ELÉTRONS NA ÚLTIMA CAMADA IA alcalinos ns 1 1 IIA alcalino-terrosos ns 2 2 IIIA família do boro ns 2 np 1 3 IVA família do carbono ns 2 np 2 4 VA família do nitrogênio ns 2 np 3 5 VIA calcogênios ns 2 np 4 6 VIIA halogênios ns 2 np 5 7 Zero gases nobres ns 2 np 6 8 III. As séries são colocadas abaixo da tabela como apêndices. NOTAS: a) Lantânio (La) e Actínio (Ac) não pertencem às séries. b) Essas séries são chamadas Elementos de Transição Interna. c) Os lantanídios também são chamados lantanóides ou terras-raras. d) Os actinídios também são chamados actinóides. e) Os termos lantanóide e actinóide foram recomendados pela IUPAC. 10 CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS I. QUANTO À SUA ESTRUTURA ELETRÔNICA ELEMENTOS SUBNÍVEL MAIS ENERGÉTICO LOCALIZAÇÃO REPRESENTATIVO s ou p Grupos A e gases nobres DE TRANSIÇÃO d Grupos B DE TRANSIÇÃO INTERNA f Lantanídios e Actinídeos O quadro abaixo mostra os subníveis de maior energia dos átomos e a posição dos respectivos elementos na tabela periódica: 11 II. QUANTO ÀS CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES METAIS AMETAIS GASES NOBRES Outra classificação importante que pode ser localizada na tabela periódica, é feita com base em propriedades gerais dos elementos. Os metais, em torno de 84, são os mais numerosos elementos conhecidos. Estão situados do centro para a esquerda da tabela periódica. São bons condutores de eletricidade e calor. Apresentam um brilho típico, chamado brilho metálico; podem ser reduzidos a lâminas (maleabilidade); podem ser reduzidos a fios (ductibilidade). Apresentam, via de regra, poucos elétrons (menos de 4) na última camada. Tendem a perder elétrons; são todos sólidos (25 C), com exceção do mercúrio, que é líquido. Os não-metais são poucos, somente 15. Estão situados à direita da tabela periódica, antes da família dos gases nobres. Em geral, são maus condutores de corrente elétrica e calor; não apresentam brilho metálico, não podem ser reduzidos a lâminas e fios. Apresentam, via de regra, muitos elétrons (mais de 4) na última camada. Tendem a ganhar elétrons; não apresentam propriedades muito uniformes. Já os gases nobres possuem uma alta estabilidade e apresentam reatividade muito pequena, sendo considerados, até pouco tempo, inertes. 12 CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS DE ACORDO COM ALGUMAS PROPRIEDADES III. CLASSIFICAÇÕES COMPLEMENTARES ELEMENTOS ARTIFICIAIS Após o elemento urânio (92U), todos os elementos químicos situados na tabela periódica são artificiais, ou seja, não existem no nosso planeta e são produzidos em laboratório: são os elementos transurânicos. 13 Com o número atômico inferior a 92, temos alguns poucos elementos artificiais: frâncio (87Fr), astato (85At), tecnécio (43Tc) e promécio (61Pm). Tais elementos são denominados cisurânicos. ELEMENTOS RADIOATIVOS Os elementos cujos isótopos mais abundantes são radioativos estão situados, na tabela, do polônio em diante. 14 1ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. Numere a coluna I que apresenta personagens que fazem parte da história da tabela periódica, de acordo com os elementos da coluna II que indicam suas contribuições para a construção da referida tabela. I Mendeleyev Newlands Döbereiner Chancourtois Moseley II 1 invenção do parafuso telúrico 2 descoberta do número atômico 3 previsão de novos elementos 4 criação das Tríades 5 elaboração da Lei das Oitavas A sequência correta, de cima para baixo, é: a) 3; 5; 4; 1; 2 b) 2; 3; 4; 5; 1 c) 3; 5; 1; 4; 2 d) 2; 5; 4; 3; 1 2. (CN) As configurações eletrônicas dos átomos neutros dos elementos X e Y, no estado fundamental, são: X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2. Y: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2. Identifique a afirmação incorreta: a) ambos pertencem ao 5º período da tabela periódica b) X é metal de transição interna c) Y é metal de transição d) possuem, respectivamente, números atômicos 38 e 40 e) pertencem à família 2A e Y, à família 4B da tabela periódica 15 3. (UERJ) Dois dos elementos, então representados pelos espaços em branco, hoje são conhecidos como gálio (Ga) e germânio (Ge). Mendeleiev havia previsto, em seu trabalho original, que tais elementos teriam propriedades químicas semelhantes, respectivamente, a: a) estanho (Sn) e índio (In) b) alumínio (Al) e silício (Si) c) cobre (Cu) e selênio (Se) d) zinco (Zn) e arsênio (As) 4. (UNIRIO) A sequência de elementos químicos usados: (I) na obturação de dentes; (II) na fabricação do aço; (III) nos pinos colocados nas fraturas ósseas e (IV) nos garimpos para separar o ouro de impurezas é: I II III IV a) Hg Pb Fe Ag b) Na Cu Ti Ag c) Ag Hg Cr Pt d) Au Mo Ag Hg e) Ag Fe Pt Hg 5. (UFAM-AM) Na classificação periódica, os elementos Ba (grupo 2), Se (grupo 16) e C (grupo 17) são conhecidos, respectivamente, como: a) alcalino, halogênio e calcogênio b) alcalino-terroso, halogênio e calcogênio c) alcalino-terrosos, calcogênio e halogênio d) alcalino, halogênio e gás nobre e) alcalino-terroso, calcogênio e gás nobre 6. (U.F.SANTA MARIA-RS) Entre os pares de elementos químicos, o par que reúne elementos com propriedades químicas mais semelhantes é: a) Na e K b) C e Ar c) Ca e Cu d) F e Ba e) H e I 7. (UFAC) Ferro (Z = 26), manganês (Z = 25) e cromo (Z = 24) são: a) metais alcalinos b) metais alcalinos-terrosos c) elementos de transição d) lantanídios e) calcogênios 8. (F. IBERO-AMERICANA-SP) O grupo da Tabela Periódica que se caracteriza por apresentar 16 predominância de elementos artificiais é o dos: a) lantanídios b) gases nobres c) metais de transição d) metais alcalino-terrosos e) actinídios 9. (UNIVALE-SC) O bromato de potássio, produto de aplicação controvertida na fabricação de pães, tem como fórmula KBrO3. Os elementos que o constituem, na ordem indicada na fórmula, são das famílias dos: a) alcalinos, halogênios e calcogênios b) halogênios, calcogênios e alcalinos c) calcogênios, halogênios e alcalinos d) alcalinoterrosos, calcogênios e halogênios e) alcalinoterrosos, halogênios e calcogênios 10. (U.F. SANTA MARIA-RS) Um átomo neutro tem o número de massa igual a 40 e o número de nêutrons igual a 21. Esse átomo corresponde ao: a) Zr b) Pr c) K d) Sc e) Pm 11. (UEBA) Um átomo apresenta normalmente 2 elétrons na primeira camada, 8 elétrons na segunda, 18 elétrons na terceira camada e 7 na quarta camada. A família e o período em que se encontra esse elemento são, respectivamente: a) família dos halogênios, sétimo período b) família do carbono, quarto período c) família dos halogênios, quarto período d) família dos calcogênios, quarto período e) família dos calcogênios, sétimo período 12. (Mackenzie-SP) Um distribuição eletrônica possível para um elemento X, que pertence à mesma família do elemento bromo, cujo número atômico é igual a 35, é : a) 1s 2, 2s 2, 2p 5 b) 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 1 c) 1s 2, 2s 2, 2p 2 d) 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 e) 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d Qual é a estrutura eletrônica do enxofre (Z = 16), por níveis e subníveis eletrônicos? Qual a posição 17 desse elemento na Classificação Periódica? 14. (FGV-SP) Um elemento químico A apresenta propriedades químicas semelhantes às do oxigênio. A pode terl configuração eletrônica: a) 1s 2 2s 2 2p 6 b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p (UFC-CE) O elemento com configuração eletrônica no estado fundamental [Ar]4s 2 3d 6 é o quarto mais abundante na crosta terrestre. Assinale a opção que corresponde ao nome desse elemento. a) magnésio b) alumínio c) oxigênio d) níquel e) ferro 2ª SEQUÊNCIA DE EXERCÍCIOS 1. (UFPA) Um átomo, cujo número atômico é 18, está classificado na Tabela Periódica como: a) metal alcalino b) metal alcalino-terroso c) metal terroso d) ametal e) gás nobre 2. (VUNESP) Nesta tabela periódica, os algarismos romanos substituem os símbolos dos elementos. Sobre tais elementos, é correto afirmar que: 18 a) I e II são líquidos à temperatura ambiente b) III é um gás nobre c) VII é um halogênio d) o raio atômico de IV é maior que o de V e menor que o de IX e) VI e X apresentam o mesmo número de camadas eletrônicas 3. (UFBA) Assinale as afirmativas corretas e marque como resposta apenas um valor entre 01 e 05, de acordo com o código abaixo. a) apenas as afirmativas I e II são corretas. b) apenas as afirmativas II e IV são corretas. c) apenas as afirmativas I, III e V são corretas. d) apenas as afirmativas II, III e IV são corretas. e) apenas as afirmativas I, III, IV e V são corretas. Com base na tabela periódica, nos elementos químicos e suas propriedades, é correto afirmar: I. O elemento químico cuja distribuição eletrônica mais externa é 4s 2 3d 2 está localizado no 4º período e no grupo 4B. II. Os elementos químicos do grupo 1 A possuem densidades menores do que os do grupo O. III. Sendo X e Y elementos químicos situados no 3º período, X 3+ tem raio iônico menor que Y 1-. IV. A diferença entre as primeiras energias de ionização do lítio e do césio é menor que zero. V. Quando há liberação de energia na adição de um elétron a um átomo neutro, o íon resultante é mais estável que o átomo original. 4. (CESGRANRIO-RJ) Um átomo T apresenta menos 2 prótons que um átomo Q. Com base nessa informação, assinale a opção falsa. T Q a) gás nobre b) halogênio c) calcogênio d) enxofre e) bário alcalino-terroso alcalino gás nobre silício cério 5. CN Considere os elementos E1, E2, E3, E4 e E5 com suas respectivas distribuições eletrônicas. E1: 1s 2 2s 1 E2: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 E3: 1s 2 2s 2 2p 5 E4: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 E5: 1s 2 Qual das afirmativas abaixo é a verdadeira? 19 a) O elemento E5 é um gás de baixa energia de ionização e se combina facilmente com o oxigênio do ar. b) Entre os elementos E1, E2 e E4 o de maior ponto de ebulição é o elemento E1. c) O elemento E1 é um elemento sólido nas condições ambientes e é menos eletronegativo que o elemento E2. d) Apenas os elementos E1, E2 e E5 são gasosos, enquanto E2 e E4 são líquidos nas condições ambientes. e) Os elementos E1, E2 e E5 ocupam respectivamente as famílias 1A, 7A e 2A. 6. CN-2004 A distribuição eletrônica em camadas permite localizar um elemento na tabela periódica. Qual das opções abaixo corresponde à distribuição de um elemento halogênio no 3º período? a) b) c) d) e) CN-2005 Observe a tabela abaixo, que relaciona quatro tipos de átomos às partículas presentes. TIPOS DE ÁTOMOS QUANTIDADES DE PARTÍCULAS PRÓTONS NÊUTRONS ELÉTRONS Átomo Átomo Átomo Átomo Considerando os dados apresentados, é correto afirmar que a) o átomo 1 não existe porque não possui nêutrons. b) os átomos 1 e 2 são isótopos e pertencem ao mesmo elemento. c) os átomos 2 e 3 são isótonos e pertencem ao mesmo elemento. d) os átomos 2 e 4 são isóbaros e pertencem à mesma família da tabela periódica. e) os átomos 1 e 2 são isóbaros e pertencem ao mesmo período da tabela periódica. 8. CN Considere o esboço da tabela periódica apresentado a seguir. Analise as afirmativas abaixo referentes a esse esboço. I) O elemento representado por 5 apresenta variantes alotrópicas quando forma moléculas de substâncias compostas. II) A quantidade de elétrons que o elemento representado por 1 ganha é a mesma que aquele representado por 6 perde quando ambos sofrem ionização. III) O elemento representado por 3 forma ligações covalentes quando se liga ao hidrogênio. IV) O elemento indicado por 4 forma a substância simples mais abundante na atmosfera terrestre, e o elemento indicado por 2 faz parte da composição dos ossos humanos. Assinale a opção correta. a) Apenas as afirmativas I e II são verdadeiras. b) Apenas as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Apenas as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. d) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras. e) Apenas as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. 9. (U. CATÓLICA DE SALVADOR-BA) A espécie X 2 com 8 elétrons na camada mais externa (camada da valência) pode ser do elemento X, que, na Tabela Periódica, pertence ao grupo: a) 7A b) 6A c) 2A d) 1A e) 8A 10. Os nomes latinos dos elementos chumbo, prata e antimônio dão origem aos símbolos químicos desses elementos. Estes símbolos são, respectivamente: a) P, Ar, Sr. b) Pm, At, Sn. c) Pb, Ag, Sb. d) Pu, Hg, Si. e) Po, S, Bi. 11. O elemento com Z = 117 seria um: 21 a) elemento do grupo do oxigênio. b) metal representativo. c) metal de transição. d) gás nobre. e) halogênio. 12. A seguir, são feitas associações entre algumas famílias de elementos químicos e as colunas a que pertencem na tabela periódica. Numere a segunda coluna de acordo com a primeira. 1. metais alcalinos ( ) coluna 0 (18) 2. metais alcalino-terrosos ( ) coluna VIA (16) 3. calcogênios ( ) coluna VIIA (17) 4. halogênios ( ) coluna IIA (2) 5. gases nobres ( ) coluna IA (1) 13. Qual das seguintes afirmações é falsa? a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 é um calcogênio. b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 é um ele
