A CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS

Postagem baseada no livro de Ricardo Feltre para Ensino Médio, Química Volume 1.

Com a grande quantidade de elementos químicos descobertos no século XIX e XX, surgiu a necessidade dos químicos organizarem estes elementos de maneira a tornar mais facil e ágil  a comparação entre elementos e possíveis aplicações práticas deles. Estas buscas levaram a percepção de características periódicas nos elementos ou seja, existe características físicas e químicas que se repetem de períodos em períodos de elementos.

HÁ UMA LÓGICA NOS ELEMENTOS, MAS QUAL?

DIMITRI IVANOVITCH MENDELEYEV

Este questionamento já vinha sendo feito desde o início do século XIX, em 1862 o cientista francês Alexander B. de Cahncourtois elaborou um agrupamentos chamado de parafuso telúrico, no qual baseava-se na massa atômica dos elementos. Em 1864 John A. R. Newlands percebeu uma repetição de propriedades a cada oito elementos, em ordem de massa atômica, em 1869 o grande avanço da classificação veio com o cientista russo Dimitri Ivanovitch Mendeleyev. Mendeleyev organizou uma tabela na qual os elementos com propriedades químicas semelhantes, o modelo elaborado por Mendeleyev se assemelha a classificação atual no que refere-se a forma que são organizadas as informações na tabela periódica atual, com caracterísiticas equivalentes nas colunas e avanço de massa atômica por linhas. Entretanto a tabela periódica moderna atômica se baseia no número atômico e não na massa atômica como na tabela de Mendeleyev - por sinal ele mesmo percebeu que alguns elementos precisavam ser invertidos na sua tabela, pois as medições da massa dos elementos da época não correspondia com a sequência lógica de características dos elementos.

TABELA FORMULADA POR MENDELEYEV, ELA APRESENTA AS LIMITAÇÕES DO CONHECIMENTO DE SEU TEMPO.

A CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA MODERNA

TABELA PERIÓDICA MODERNA, DIVIDIDA EM CLASSES DE ELEMENTOS

 O agrupamento se dá em períodos e grupos. Os períodos são linhas horizontais, os grupos ou famílias são as colunas da tabela. Note que na terceira coluna nos 6º e 7º períodos, ocorre série dos lantanídeos e dos actinídeos.

São sete períodos, cada um equivale a qual será a última camada eletrônica do átomo:

PERÍODO 1 = Última camada K
PERÍODO 2 = Última camada L                 
PERÍODO 3 = Última camada M
PERÍODO 4 = Última camada N        E assim sucessivamente.

As colunas, grupos ou famílias são muito importantes, os elementos de uma mesma família tem propriedades semelhantes. Algumas famílias tem nomenclaturas especiais. Vejamos primeiro a classificação geral, cada coluna recebe de acordo com a IUPAC ( International Union of Pure and Applied Chemistry), cada coluna tem da esquerda para direita um número que a represente 1, 2, 3, 4 ....18, mas há também classificação mais antiga I A, II A, III B, IV B, V B, VI B, VII B, VII B (que abrange 3 colunas, as 8, 9 e 10 da IUPAC), I B, II B, III A, IV A, V A, VI A VII A e VIII A. No Grafico acima temos as duas

Algumas famílias tem um nome próprio:

I A (1) METAIS ALCALINOS : Alcalinos vem de cinza de plantas, são elementos com tendência a coloração cinza.

Lítio  (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Rubídio (Rb), Césio (Cs) e Frâncio (Fr).

II A (2) METAIS ALCALINOS TERROSOS: Encontrados na terra

 Berílio (Be), Magnésio (Mg), Cálcio (Ca), Estrôncio (Sr), Bário (Ba) e Rádio (Ra).

VII A (16) CALCOGÊNIOS: Formadores de Cobre, pois os minérios de Cobre contêm oxigênio ou enxofre.

Oxigênio (O), Enxofre (S), Selênio (Se), Telúrio (Te) e Polônio (Po).

VII A (17) HALOGÊNIOS: Formadores de Sais.

Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Iodo (I) e Astato (At).

VIII (18) GASES NOBRES: Gases perfeitamente estáveis, pois contém 8 elétrons na última camada. Não se misturam com outros elementos.

Hélio (He), Nêonio (Ne), Argônio (Ar), Kriptônio (Kr), Xenônio (Xe) Radônio (Rn).

Os demais grupos são classificados como família do primeiro elemento do grupo. Exemplo:  Coluna V A (15) o primeiro elemento  da tabela é o carbono, o grupo é então reconhecido como família do carbono.

Observações Importantes

Observações Importantes

1.  As colunas com a marcação A, I A até VIII A são elementos representativos, as colunas dos grupos B são conhecidos como elementos de transição e são todos metálicos. Sendo que os lantanídeos e actinídeos são de transição interna
2. Além das divisões por linhas e colunas temos disponível na tabela periódica moderna outra divisão. Entre metais e não metais.Igual a imagem abaixo.

   

   Metais em amarelo, semimetais em rosa, ametais em roxo, gases nobres em azul e o hidrogênio em verde

3.  A tabela também revela em que subnível eletrônico está o elétron mais energético. Veja abaixo.

Tabel Periódica dividida em qual subnível energético está o último elétron S, P, D e F.

Devido a esta possibilidade de prever o encaixe do próximo elétron, também existe a possibilidade de abreviar a configuração eletrônica de um elemento utilizando o símbolo do último gás nobre.

Por exemplo: C (Z=6): 1S² 2S² 2P² è C (Z=6): [He] 2S²  2P²

^OU

 Si (Z=14) 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P² è [Ne] 3S² 3P²

PROPRIEDADES PERIÓDICAS E APERIÓDICAS

Avançando na tabela periódica percebemos que algumas propriedades se repetem periodicamente, outras apenas aumentam, algumas apenas diminuem. As propriedades que naõ são periódicas são chamadas de aperiódicas, por exemplo, a massa do elemento aumenta com o aumento do número atômico outro exemplo é o calor específico do elemento no estado sólido que diminui ao longo da tabela periódica. As mais importantes são as propriedades periódicas, vou abordar algumas delas na sequência.

RAIO ATÔMICO: O raio da circunferência da órbia do átomo.

Aumenta no seguinte sentido:

Sentido de aumento do raio do átomo

Motivo: Enquanto maior a quantidade de prótons, mais forte é a atração exercida nos elétrons, logo quanto maior o número atômico mais intenso a atração, mais denso se torna o átomo e menor o seu volume e consequentemente menor seu raio. Se compararmos átomos da mesma coluna temos o maior raio atômico no átomo com maior número atômico, entretando quando a comparação é por período o átomo de menor número atômico é quem tem o maior raio atômico.

VOLUME ATÔMICO: Volume atômico é o volume ocupado por um conjunto do mesmo elemento ou seja 1 mol (6,02 * 10²³ átomos) do elemento no estado sólido.

Volume Atômico, maiores nas pontas da seta.

Os metais são eme geral mais densos e tem inversamente menor volume por quantidade de matéria.

DENSIDADE ABSOLUTA: d=m/v, esta medida deve ser feita com elementos no esta sólido, pois não se pode comparar a densidade em gases, líquidos e sólidos sem levar em consideração que o estado do elemento tem relação com o estado do comportamento da molécula. Na tabela periódica percebe-se que os metais são mais densos, logo a sequência de densidades segue na tabela periódica a seguinte direção:

Densidade, Metais são mais densos.

PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO: Outra característica que tem sua periodicidade é o ponto de fusão e ebulição sendo o seguinte sentido:

Pontos de fusão são maiores nos metais. A exceção é o carbono, e os metais alcalinos I A (1)

A única exceção é o carbono com ponto de ebulição a 3800ºC

POTENCIAL DE IONIZAÇÃO: O potencial de ionização é a energia necessária para arrancar um elétron do atomo, é medida em elétron-volt (eV), para arrancar  o primeiro elétron é chamado 1º potencial de ionização (este é o mais importante, o segundo elétron é o segundo potencial de ionização e assim consecutivamente. Cresce no seguinte sentido:

Linha de aumento da energia de Ionização

AFINIDADE ELETRÔNICA: A afinidade eletrônica ou eletroafinidade é a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro no estado gasoso, é medida em elétron-Volt e cresce de acordo com a seguinte sequência na tabela periódica.

Afinidade eletrônica, sendo os gases nobres mais estáveis eles tem uma afinidade eletrônica muito menor.

ELETROPOSITIVIDADE E ELETRONEGATIVIDADE: São as propriedades de atrair ou liberar elétrons, em geral os metais, com dois elétrons na última camada eletrônica tem maior disponibilidade de "doar" elétrons, eles têm maior eletropositividade sendo o Frâncio, o elemento mais eletropositivo da tabela periódica. Os ametais tem entre 5 e 7 elétrons na última camada periódica, o que os torna mais propensos a receberem elétrons, são pois mais eletronegativos.

ELETRONEGATIVIADE, AVANÇA EM DIREÇÃO AOS AMETAIS.

ELETROPOSITIVIDADE, AVANÇA EM DIREÇÃO AOS METAIS.