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3ª série · Química
Estrutura da matéria · Modelos atômicos e periodicidade

Tabela periódica e tendências

Antes de começar, convém dominares: Periodicidade das propriedades (1ª série do Ensino Médio)

Mendeleiev organizou os elementos por massa atômica crescente e quase tudo deu certo, exceto alguns pares que não se encaixavam, como o telúrio e o iodo. Foi preciso esperar por Moseley e seus raios X para entender que o critério de ordem não é a massa, e sim o número atômico: o número de prótons. A partir daí, a tabela deixou de ser uma lista curiosa e virou um mapa da configuração eletrônica.

Número atômico e estrutura da tabela

O lítio ($Z=3$), o sódio ($Z=11$) e o potássio ($Z=19$) são metais macios que reagem com a água, cada um com mais violência que o anterior. Por que os elementos repetem sua "personalidade" química em intervalos regulares, em vez de mudar de forma contínua?

Pratica★☆☆Por começar
As configurações eletrônicas do estado fundamental determinam a posição dos elementos químicos na tabela periódica. Considere três elementos neutros denominados A, B e…

As configurações eletrônicas do estado fundamental determinam a posição dos elementos químicos na tabela periódica. Considere três elementos neutros denominados A, B e C, cujas camadas de valência são: A: $3s^2\,3p^1$; B: $[\mathrm{Ar}]\,4s^2$ (configuração completa exceto o núcleo abreviado); C: $3s^2\,3p^5$.

  1. a) Deduza o período e o grupo (segundo a numeração da IUPAC de 1 a 18) a que pertence cada um dos três elementos.
  2. b) Classifique, de forma fundamentada, cada elemento como metal, não metal ou semimetal.
Resolver

Raio atômico e raio iônico

No segundo período, o raio do lítio é $152\ \text{pm}$, mas cai para $72\ \text{pm}$ no flúor, mesmo com mais prótons e elétrons. E o cátion $\mathrm{Li^+}$ mede só $76\ \text{pm}$. Como acrescentar partículas pode encolher o átomo, e como perder um elétron reduz o tamanho à metade?

Comparação do raio do átomo de sódio com o do seu cátion, menor, e do átomo de flúor, que se torna maior ao virar ânion. Na Na⁺ perde e⁻ F⁻ átomo neutro cátion < átomo F⁻ (grande) > F (tracejado)
Pratica★★☆Por começar
Dispõe-se de uma série de espécies químicas monoatômicas isoeletrônicas: $\mathrm{N}^{3-}$ ($Z=7$), $\mathrm{O}^{2-}$ ($Z=8$), $\mathrm{F}^-$ ($Z=9$), $\mathrm{Na}^+$…

Dispõe-se de uma série de espécies químicas monoatômicas isoeletrônicas: $\mathrm{N}^{3-}$ ($Z=7$), $\mathrm{O}^{2-}$ ($Z=8$), $\mathrm{F}^-$ ($Z=9$), $\mathrm{Na}^+$ ($Z=11$) e $\mathrm{Mg}^{2+}$ ($Z=12$).

  1. a) Escreva a configuração eletrônica fundamental comum a todas essas espécies e ordene, de forma fundamentada, os íons do menor para o maior raio iônico.
  2. b) Explique por que o raio do cátion $\mathrm{Na}^+$ é significativamente menor que o raio atômico do átomo neutro de $\mathrm{Na}$ ($Z=11$), enquanto o raio do ânion $\mathrm{F}^-$ é maior que o do átomo neutro de $\mathrm{F}$ ($Z=9$).
Resolver

Energia de ionização

Gráfico esquemático da energia de ionização crescendo do grupo 1 ao grupo 18 em um período. I (kJ/mol) grupo → grupo 1 grupo 18

Afinidade eletrônica e eletronegatividade

Um átomo gasoso de cloro libera $349\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ ao capturar um elétron, enquanto o argônio, vizinho dele, rejeita qualquer elétron extra, a menos que se forneça energia. O que faz alguns átomos neutros "quererem" elétrons com tanta força e outros os repelirem?

Gráfico mostrando o aumento contínuo da eletronegatividade do lítio ao flúor no segundo período. Li F eletronegatividade crescente →
Pratica★☆☆Por começar
A eletronegatividade quantifica a tendência relativa de um átomo ligado a atrair para si a densidade eletrônica da ligação química. a) Explique como varia a…

A eletronegatividade quantifica a tendência relativa de um átomo ligado a atrair para si a densidade eletrônica da ligação química.

  1. a) Explique como varia a eletronegatividade ao longo de um período da tabela periódica, avançando da esquerda para a direita, justificando o comportamento em função da carga nuclear efetiva e do raio atômico.
  2. b) Justifique por que os gases nobres geralmente não têm valores definidos de eletronegatividade na escala de Pauling habitual.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Analisam-se quatro elementos químicos representativos, denotados correlativamente como W, X, Y e Z. Conhecem-se os seguintes dados experimentais: 1. W e X pertencem ao…

Analisam-se quatro elementos químicos representativos, denotados correlativamente como W, X, Y e Z. Conhecem-se os seguintes dados experimentais:

  1. W e X pertencem ao mesmo período; W é um metal alcalino-terroso e X é um não metal do grupo 16.

  2. Y pertence ao mesmo grupo que W e ao terceiro período; seu raio atômico é menor que o de W.

  3. Z tem a configuração eletrônica $[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^5$.

  4. O elemento W possui uma primeira energia de ionização de $590\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ e um raio atômico de $197\text{ pm}$.

  1. a) Deduza a identidade e a configuração eletrônica completa de W, X, Y e Z sabendo que W pertence ao quarto período.
  2. b) Ordene os quatro elementos segundo sua primeira energia de ionização crescente e justifique a ordem de eletronegatividade entre X e Z.
Resolver

Voltando ao início: Mendeleiev errou com o telúrio e o iodo porque a massa atômica não é o critério certo. O que se repete periodicamente é a configuração eletrônica da camada de valência, que depende do número atômico.

Resumo

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