Química B - Aula 4

Propriedades Periódicas

A Tabela Periódica foi elaborada com base nas propriedades químicpas e físicas dos elementos, analisando-a, podemos obter informações sobre eles, chegando-se assim a propriedades importantes dos períodos e famílias (ou grupos) químicos:

Figura 38.1: A Tabela Periódica.

Tamanho do Átomo

Os fatores determinantes do tamanho de ump átomo são o números de camadas eletrônicas ($Z$) e carga nuclear ($P$).

Nas famílias: à medida que o $Z$ aumenta, o número de camadas aumenta, o que leva ao aumento do tamanho do átomo (de cima para baixo);

Nos períodos: à medida que o $Z$ aumenta, o número de camadas permanece igual, mas a carga nuclear aumenta, $Z$ aumenta, a atração do núcleo sobre os elétrons periféricos também aumenta, resultando átomos menores. Num período, o tamanho do átomo aumenta da direita para a esquerda.

Potencial de Ionização

É a medida de energia fornecida a um átomo isolado no estado gasoso para retirar ou desprender um elétron, formando um íon gasoso positivo(cátion). Quanto maior o tamanho do átomo, menor energia de ionização ($E_i$), numa família a ($E_i$) aumenta debaixo para cima. Nos períodos ($E_i$) aumenta da esquerda para direita.

Figura 38.2: Aumento da energia de ionização dos átomos.

Exemplo

Considere uma amostra de sódio gasoso ($P=11$, $Z= 11$):

$$Na(g) + E_i=+119\; kcal/mol \rightarrow Na^{+}(g) + e^{-}(g)$$

Neste caso, a energia de ionização ($E_i$) do sódio é de $119\; kcal/mol$, e o sinal positivo indica que a energia deve ser absorvida.

Eletroafinidade

É a medida de energia liberada por um átomo isolado no estado gasoso ao receber um elétron, formando o íon gasoso negativo(ânion).

Exemplo

Ionização do cloro ($Cl$):

$$Cl(g) + e^{-} \rightarrow Cl^{-}(g) + 83,3 Kcal/mol$$

e nesnte caso a energia é liberada na reação.

Nas famílias a eletroafinidade aumenta debaixo para cima; e nos períodos aumenta da esquerda para direita.

Eletronegatividade

Propriedade que o átomo apresenta maior ou menor tendência de atrair elétrons para si, resultando da ação conjunta da ($E_i$) e da eletroafinidade, ou seja, compara a força de atração exercida pelo átomo sobre seus elétrons.

Figura 38.3: Aumento da eletroafinidade dos átomos.

Nas famílias aumenta debaixo para cima e nos períodos aumenta da esquerda para direita.

Reatividade Química

Está relacionada com o caráter metálico ou não-metálico de um elemento, quanto maior a capacidade de perder elétrons mais metálico é o elemento.

Quanto maior o tamanho do átomo menor o potencial de ionização ($E_i$) e menor a eletronegatividade = maior caráter metálico = maior reatividade química do metal.

Quanto menor o tamanho do átomo maior a eletroafinidade, maior a eletronegatividade e maior caráter não-metálico = maior a reatividade química do não-metal.

Figura 38.4: Aumento da Reatividade química.

Densidade ($\rho$)

A densidade ou massa específica de um corpo é a razão entre sua massa $m$ e seu volume $V$, ou seja,

$$\rho = \frac{m}{V}$$

e será medida em $kg/m^3$ no SI, ou também em $g/cm^3$. Exemplo: a densidade do alumínio ($Al$) é $\rho_{Al}=2,700\; g/cm^3= 2.700\; kg/m^3$.

Figura 38.5: Aumento da densidade dos átomos.

Nas famílias aumenta de cima para baixo, e nos períodos aumenta das laterais para o centro.

Volume Atômico $v$

Mede o volume molar específico do material sólido, e está relacionado com a estrutura cristalina do elemento (distribuição dos átomos no espaço):

$$v = \frac{\makebox{massa molar}}{densidade} = \frac{M}{\rho}$$

.

Figura 38.6: Aumento do volume atômico dos átomos.

Nas famílias o volume atômico aumenta de cima para baixo, e nos períodos aumenta do centro para as laterais.

Ponto de Fusão ($P_F$)

É a temperatura em que um sólido passa do estado sólido para o estado líquido.

Figura 38.7: Aumento do Ponto de Fusão ($P_F$).

Nas famílias, o $P_F$ aumenta de cima para baixo, exceto em 1(1A) e 2(2A), que é o contrário; nos períodos, aumenta das laterais para o centro.

Pense um Pouco!

• Dentre as propriedades periódicas estudadas, quais são físicas e quais são químicas?

• Qual o elemento mais denso que você já viu? Consulte a tabela periódica do Apêndice e verifique se existe algum elemento ainda mais denso.

• Cite exemplos de semi-metais e não-metais conhecidos.

Exercícios de Aplicação

1. (UDESC) Observe os elementos representados na Tabela Periódica e julgue os itens (V = verdadeiro e F = falso), na ordem:
I - A eletronegatividade dos elementos boro($B$) , carbono ($C$), nitrogênio ($N$), oxigênio ($O$) e flúor($F$) diminui da direita para a esquerda.
II - O elemento de menor eletropositividade é o césio ($Cs$).
III - Dentre os elementos conhecidos, o boro ($B$) é o único semimetal.
IV - A energia de ionização do criptônio ($Kr$) é maior que a do potássio ($K$).
V - O raio atômico do magnésio ($Mg$) é maior que o de sódio ($Na$) porque ele possui um elétron a mais.
Assinale a alternativa que julga corretamente os itens acima, na seqüência de I a V.
a) F, V, V, F, F
b) F, V, F, F, V
c) F, F, F, V, F
d) V, F, F, V, F
e) V, V, F, F, V

2. (UFSC) Sobre os elementos $Na$, $Mg$ e $Al$, podem ser feitas as afirmações:
I - $Na^{+}$, $Mg^{++}$ e $Al^{+++}$ possuem o mesmo número de elétrons.
II - A ordem decrescente de eletronegatividade destes elementos é $Na$, $Mg$ e $Al$.
III - $Mg^{++}$ e $Al^{+++}$ possuem o mesmo número de prótons.
IV - A ordem crescente de reatividade com o $H_2O$ é: $Al$, $Mg$ e $Na$.
A opção que contém apenas afirmações corretas é:
a) I e IV
b) I e III
c) II e IV
d) III e IV
e) II e III

3. Na reação $F(g) + e^{-}(g) \rightarrow F^{-}(g) + 402\; kcal/mol$, a medida de energia $402$ quilocalorias por mol representa:
a) a eletronegatividade do flúor
b) a eletropositividade do flúor
c) o potencial de ionização do flúor
d) a eletroafinidade do flúor
e) a polaridade do flúor

Exercícios Complementares

4. Para que o íon ${}_7N^{-3}$ se transforme no átomo neutro de nitrogênio, ele deve:
a) receber 3 prótons
b) perder 3 elétrons
c) receber 3 elétrons
d) perder 7 prótons
e) receber 7 elétrons

5. Para que um átomo neutro de cálcio se transforme no íon $Ca^{+2}$, ele deve:
a) perder 2 prótons
b) receber 2 elétrons
c) perder 2 elétrons
d) receber 2 prótons
e) perder 1 próton