A Tabela Periódica - organização dos elementos

Tabela Periódica: Evolução e organização dos elementos.

Desde Antoine Lavoisier (1743 – 1794), que escreveu a primeira lista extensiva de 33 elementos e distinguiu metais de não metais, até aos nossos dias, a organização dos elementos sofreu grandes alterações.

A estrutura actual da Tabela Periódica deve-se essencialmente a Mendeleev que, ao ordenar os elementos segundo o número atómico crescente e respeitando as semelhanças de propriedades (químicas e físicas), agrupou os elementos em “famílias”, formando uma primeira tabela que, depois de reorganizada, se veio a designar por Tabela Periódica.

Johann Dobereiner (1829)  Fig. 1- Lei das Tríades	Alexandre Chancourtois Fig. 2- A Hélice Telúrica
John Newlands   Fig. 3 - Lei das oitavas	Mendeleev (1869-1871)  Fig. 4- Tabela Periódica (TP)

Localização dos elementos na Tabela Periódica.

Até ao momento são conhecidos 116 elementos que se dispõem em linhas verticais e horizontais,

Às linhas verticais da TP dá-se a designação de grupos (numerados de 1, 2, … 18) e às linhas horizontais a designação de períodos (1 a 7).

Período – conjunto dos elementos dispostos numa mesma linha que, da esquerda para a direita, aumenta o número atómico de uma unidade.

Grupo – conjunto dos elementos dispostos numa mesma coluna e que possuem igual número de electrões de valência.

Muitas grandezas químicas ou físicas estudadas ao longo dos anos foram relacionadas com a periodicidade dos elementos químicos, sendo o valor da grandeza representado junto do respectivo símbolo. Estas grandezas aumentam ou diminuem consistentemente ao longo dos grupos ou ao longo dos períodos - por exemplo, a electronegatividade aumenta ao percorrer cada período e diminui ao percorrer cada grupo.

Na Tabela Periódica, os grupos I e II incluem os elementos de todos os períodos que se situam, respectivamente, na primeira e segunda colunas, a contar da esquerda; os grupos III, IV, V, VII, e VIII incluem os elementos de todos os períodos que formam as seis colunas da Tabela que se situam na sua parte direita.

Os elementos que ocupam a parte central do Quadro Periódico, pertencentes aos períodos largos, designam-se por elementos de transição e têm propriedades diferentes dos elementos representativos.

  

      GRUPO I DA TP: OS METAIS ALCALINOS

O grupo I da TP é constituído por seis elementos muito semelhantes nas suas propriedades físicas e no seu comportamento químico: o lítio, o sódio, o potássio, o rubídio, o césio e o frâncio.

1 - Propriedades físicas.

Todos os elementos deste grupo são sólidos à temperatura ambiente, muito pouco duros, excelentes condutores do calor e da electricidade.

2 - Propriedades químicas.

Os metais alcalinos não se encontram livres na natureza devido à sua extrema reactividade. Expostos ao ar oxidam-se rapidamente; por essa razão, só as superfícies recém-formadas apresentam brilho metálico.

      GRUPO II DA TP: OS METAIS ALCALINO-TERROSOS

O grupo II da Tabela Periódica comporta seis elementos, o berílio, o magnésio, o cálcio, o estrôncio, o bário e o rádio, muito semelhantes entre si, como acontecia com os metais alcalinos, mas em que a gradação das propriedades é muito mais acentuada, ao longo do grupo.

1 - Propriedades físicas

Todos os elementos deste grupo apresentam carácter metálico acentuado, embora menos que os do grupo I; designam-se por metais alcalino-terrosos. São moles, mas menos que os elementos do grupo I; a dureza, como nos metais alcalinos, decresce ao longo do grupo, à medida que o número atómico cresce. São sólidos à temperatura ambiente, bons condutores do calor e da electricidade.

2 - Propriedades químicas

Os metais alcalino-terrosos, tal como os metais alcalinos, não se encontram livres na Natureza. A causa disso está na grande reactividade que apresentam, inferior, contudo, à dos elementos do grupo I;

      GRUPO VII DA TP: OS HALOGÉNEOS

Este grupo inclui cinco elementos, o flúor, o cloro, o bromo, o iodo e o astátio, dos quais os mais abundantes são o flúor e o cloro. Os elementos do grupo VII da Tabela Periódica são designados por halogéneos, nome que significa geradores de sais; estes elementos são dotados de grande reactividade química e reagem com quase todos os elementos.

1 - Propriedades físicas

O estado físico dos halogéneos varia gradualmente ao longo do grupo: o primeiro elemento, o flúor, é um gás à temperatura ambiente e é difícil de liquefazer; o segundo elemento, o cloro, é ainda gasoso à temperatura ambiente mas é substancialmente mais fácil de liquefazer; o terceiro elemento, o bromo, é líquido e o quarto, o iodo, é sólido. Todos estes elementos são muito tóxicos produzindo queimaduras difíceis de curar.

2 - Propriedades químicas

Os halogéneos são muito reactivos; o seu comportamento químico está de acordo com as energias de ionização e afinidades electrónicas elevadas que os átomos apresentam. Devido à sua grande reactividade, estes elementos não se encontram livres na Natureza.

O HIDROGÉNIO, UM ELEMENTO SINGULAR NA TABELA PERIÓDICA

O hidrogénio, o primeiro elemento do Quadro Periódico, apresenta uma configuração electrónica muito especial. Por ter um único electrão na camada de valência, ela assemelha-se à configuração electrónica dos metais alcalinos; por lhe faltar apenas um electrão para preencher completamente a camada de valência, a configuração electrónica do hidrogénio assemelha-se à de um halogéneo. A química do hidrogénio mostra que ele se assemelha, aos metais alcalinos e não aos halogéneos. É por esta razão que o hidrogénio se coloca, na Tabela Periódica, no grupo I. Na realidade, ele constitui, em si só, uma família distinta e não se enquadra, verdadeiramente, em nenhum grupo da Tabela Periódica.

      GRUPO VIII DA TP: OS GASES INERTES

Os gases inertes, o hélio, o néon, o árgon, o crípton, o xénon e o radão, constituem o grupo VIII da TP. Existem na atmosfera, como gases não combinados; as suas moléculas, no estado elementar, são monoatómicas, isto é, os átomos encontram-se isolados, sem se ligarem uns aos outros.

  

Os elementos da Tabela Periódica podem ser classificados como:

Metais: Eles são a maioria dos elementos da tabela. São bons condutores de electricidade e calor, maleáveis e dúcteis, possuem brilho metálico característico e são sólidos, com excepção do mercúrio.

Não-Metais: São os mais abundantes na natureza e, ao contrário dos metais, não são bons condutores de calor e electricidade, não são maleáveis e dúcteis e não possuem brilho como os metais.

Gases Nobres: São no total 6 elementos e sua característica mais importante é a inércia química.

Hidrogénio: O hidrogénio é um elemento considerado à parte por ter um comportamento único.

RAIO ATÓMICO e RAIO IÓNICO

O átomo pode ser considerado esférico e é constituído por um núcleo e uma nuvem electrónica que não tem limites definidos: os electrões podem encontrar-se a qualquer distância do núcleo, havendo zonas de maior probabilidade da sua presença.

No entanto, os electrões não se encontram isolados, com excepção dos gases nobres, mas emparelhados em sólidos cristalinos ou formando moléculas. Nestas situações os seus centros encontram-se a distâncias mensuráveis e bem definidas.

Variação do raio atómico

O raio atómico decresce, genericamente, da esquerda para a direita ao longo de um período e aumenta ao longo do grupo de cima para baixo.

Propriedades dos elementos e propriedades das substâncias elementares

Não devemos confundir elemento químico com substância elementar e convém referir, que a TP apresenta valores para diversas propriedades, que não são propriedades dos elementos, mas sim das substâncias elementares de que o elemento faz parte.

Propriedades dos elementos	Número atómico, massa atómica relativa, distribuição electrónica, raio atómico, energia de ionização
Propriedades das substâncias elementares	Estado físico, ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, cor…

Em relação ao estado físico:

Sólidas – maior parte das substâncias elementares;

Liquidas – mercúrio e o bromo (são líquidos à temperatura de 25 )

Gases – o hidrogénio, o azoto, o oxigénio, o flúor e o cloro, assim como as substâncias elementares correspondentes aos elementos do grupo 18.

A classificação em metais, não-metais e semimetais é uma classificação que diz respeito às substâncias elementares.

Um metal é bom condutor de corrente eléctrica e de calor, é sólido à temperatura ambiente (excepto o mercúrio), apresenta pontos de ebulição e de fusão muito elevados.

Um não – metal é mau condutor de corrente eléctrica e de calor.

Um semimetal ou metalóide apresenta aspecto e algumas propriedades físicas de metais e algumas propriedades químicas de não-metal.