A Tabela Periódica dos elementos é uma das ferramentas mais importantes da Química e uma das mais conhecidas por estudantes e profissionais da área. Ela é uma organização sistemática dos elementos químicos de acordo com suas propriedades e características.
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Introdução
A tabela periódica permite que se identifique, de forma rápida e eficiente, informações importantes sobre cada elemento, como seu número atômico, massa atômica, configuração eletrônica, grupo e período. Desde sua criação, a tabela periódica vem evoluindo e se aprimorando, e hoje é uma ferramenta fundamental para entender a natureza dos elementos e suas interações.
Uma breve história da tabela periódica
A tabela periódica é uma ferramenta fundamental da química moderna que organiza os elementos químicos de acordo com suas propriedades físicas e químicas. A primeira tentativa de organizar os elementos químicos foi feita pelo químico alemão Johann Wolfgang Döbereiner em 1817, que agrupou 3 elementos com propriedades semelhantes, organizando estes grupos de elementos pela sua massa atômica e chamou esses grupos de tríades .
Ele observou que certos grupos de elementos químicos apresentavam propriedades semelhantes e que a massa atômica do elemento central de cada grupo era aproximadamente igual à média aritmética das massas atômicas dos elementos que ficavam nos extremos do grupo.
Em 1869, o químico russo Dimitri Mendeleev desenvolveu sua versão da tabela periódica baseando-a na organização dos elementos de acordo com suas propriedades químicas e físicas semelhantes. Mendeleev observou que, quando os elementos eram ordenados em ordem crescente de massa atômica, alguns elementos não se encaixavam em determinados grupos de acordo com suas propriedades químicas.
Para resolver esse problema, Mendeleev inverteu a posição de alguns elementos na tabela, de modo que aqueles com propriedades semelhantes ficassem no mesmo grupo, mesmo que isso significasse colocá-los fora de ordem de massa atômica crescente. Além disso, Mendeleev deixou espaços vazios na tabela porque acreditava que esses espaços seriam ocupados por elementos ainda por descobrir.
O físico inglês Henry Moseley determinou o número atômico de diversos elementos químicos através de experimentos com raios X em 1913. Ele descobriu que o número atômico de um elemento é o número de prótons presentes em seu núcleo, e que esse número é único para cada elemento químico. Assim, eles passaram a ser ordenados em ordem crescente de número atômico e não de massa atômica.
A tabela periódica continuou a ser refinada ao longo dos anos, com a adição de novos elementos, a melhoria das propriedades físicas e químicas dos elementos e a compreensão mais profunda da estrutura atômica. A descoberta dos elétrons, prótons e nêutrons permitiu uma compreensão mais profunda da estrutura atômica e das propriedades dos elementos.
Hoje, a tabela periódica é uma ferramenta essencial para a química, usada para prever a reatividade e propriedades dos elementos, bem como para identificar padrões e relações entre os elementos químicos. A tabela periódica é um dos maiores triunfos da ciência moderna e um testemunho da habilidade humana em compreender e organizar o mundo natural.
A atual tabela periódica
A tabela periódica atual é composta por 118 elementos químicos, sendo organizada de acordo com o número atômico, que é o número de prótons no núcleo de um átomo. Os elementos são organizados em linhas horizontais chamadas períodos e colunas verticais chamadas grupos.
Como está organizada a tabela periódica
Em períodos:
Os períodos são as sete linhas horizontais que apresentam os elementos com o mesmo número de camadas eletrônicas. A medida que se desce em um período, o número de elétrons nas camadas aumenta.
Cada período representa um aumento no número quântico principal (n), que é o número de camadas eletrônicas que o átomo do elemento possui. Veja a seguir o número de elementos em cada período.
1º Período: 2 elementos
2º Período: 8 elementos
3º Período: 8 elementos
4º Período: 18 elementos
5º Período: 18 elementos
6º Período: 32 elementos
7º Período: 32 elementos
Em grupos:
A tabela periódica é dividida em 18 grupos, cada um com elementos que compartilham propriedades químicas semelhantes devido ao número de elétrons em sua camada de valência.
O grupo 1, também conhecido como família 1A, é composto pelos metais alcalinos, que são altamente reativos e tendem a perder facilmente um elétron para formar íons positivos. Já o grupo 2, ou família 2A, é formado pelos metais alcalinoterrosos, que também são reativos, mas tendem a perder dois elétrons para formar íons positivos.
O grupo 13, ou família 3A, é a família do boro, que apresenta elementos que tendem a formar compostos trivalentes. O grupo 14, ou família 4A, é a família do carbono, que apresenta elementos com valência de 4 elétrons, e inclui elementos importantes para a química orgânica, como o carbono e o silício.
O grupo 15, ou família 5A, é a família do nitrogênio, que apresenta elementos com valência de 5 elétrons e inclui o elemento químico mais abundante na atmosfera, o nitrogênio. O grupo 16, ou família 6A, é formado pelos calcogênios, que apresentam elementos com valência de 6 elétrons, como o oxigênio e o enxofre.
O grupo 17, ou família 7A, é composto pelos halogênios, que são altamente reativos e tendem a ganhar um elétron para formar íons negativos. Já o grupo 18, ou família 8A, é formado pelos gases nobres, que são extremamente estáveis e tendem a não reagir facilmente com outros elementos.
A classificação dos grupos pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) é numerada de 1 a 18, e a família 8B corresponde aos grupos 8, 9 e 10. O elemento hidrogênio não pertence ao grupo dos metais alcalinos, apesar de estar posicionado acima deles na tabela periódica. {alertInfo}
As séries dos lantanídeos e actinídeos são frequentemente representadas à parte dos demais elementos, abaixo da tabela principal, para evitar que a tabela fique muito extensa horizontalmente. {alertInfo}
Em blocos principais:
A tabela periódica é dividida em quatro blocos principais, que são chamados de blocos s, p, d e f. Cada bloco corresponde a um conjunto de elementos com características e propriedades químicas semelhantes.
O bloco s é formado pelos elementos do grupo 1 (exceto hidrogênio) e do grupo 2 da tabela periódica, e também pelo hélio (que é do grupo 18). Esses elementos têm como característica a presença de elétrons na camada mais externa (ou valência) em um orbital s.
O bloco p é formado pelos elementos do grupo 13 ao grupo 18 da tabela periódica. Esses elementos têm como característica a presença de elétrons na camada mais externa em orbitais p.
O bloco d é formado pelos elementos do grupo 3 ao grupo 12 da tabela periódica. Esses elementos têm como característica a presença de elétrons na penúltima camada em orbitais d.
O bloco f é formado pelos elementos da série dos lantanídeos e dos actinídeos, que estão localizados abaixo da tabela periódica. Esses elementos têm como característica a presença de elétrons na antepenúltima camada em orbitais f.
Propriedades físicas e químicas dos elementos
Os metais
Os metais são um grupo de elementos químicos que apresentam diversas características e propriedades físicas e químicas. Dentre essas propriedades, podemos destacar sua capacidade de condução de calor e eletricidade, brilho característico, alta maleabilidade e ductibilidade, além de apresentarem geralmente elevados pontos de fusão, pontos de ebulição e densidade. Além disso, os metais reagem com ácidos, formam óxidos básicos, cátions e haletos iônicos.
Os ametais
Os ametais são geralmente maus condutores de calor e eletricidade, não possuem brilho metálico, possuem baixa maleabilidade e ductibilidade e geralmente possuem baixos pontos de fusão e ebulição, além de baixa densidade.
Ao contrário dos metais, os ametais podem se apresentar nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso, e não reagem com ácidos. Formam óxidos ácidos e haletos covalentes e tendem a formar ânions em reações químicas, em vez de cátions.
Semimetais ou metalóides
As propriedades dos semimetais, também conhecidos como metalóides, são características intermediárias entre os metais e os ametais. O silício e o germânio são exemplos de semimetais que são utilizados na indústria da informática como semicondutores. O carbono, na forma de grafite, é um semimetal condutor de corrente elétrica e possui alto ponto de fusão.
Alguns semimetais, como o boro e o silício, são sólidos brilhantes com alto ponto de fusão. Já o iodo sólido apresenta cor preta e um ligeiro brilho metálico, enquanto o hidrogênio é um ametal inflamável que possui a propriedade de se combinar com metais, ametais e semimetais.
Elementos artificiais
Os elementos artificiais são criados em laboratório. Eles geralmente apresentam uma vida curta e instável, o que dificulta a sua observação e estudo. Alguns elementos artificiais são produzidos em aceleradores de partículas, como o ciclotron, e podem ser utilizados em diversas áreas, como a medicina, pesquisa nuclear e indústria.
Alguns exemplos de elementos artificiais são o tecnécio (Tc), o plutônio (Pu), o amerício (Am) e o cúrio (Cm). Esses elementos são usados principalmente em aplicações nucleares, como em reatores nucleares e armamentos. Por serem produzidos artificialmente, eles não costumam ser encontrados na natureza e, em alguns casos, apresentam características químicas e físicas distintas dos elementos naturais.
Elementos radioativos
Os elementos radioativos são aqueles que possuem núcleos instáveis, ou seja, com excesso de energia em sua estrutura atômica. Essa instabilidade leva a uma emissão de partículas e energia de forma espontânea, processo conhecido como decaimento radioativo. Além disso, destaca-se a sua alta energia eletromagnética e de partículas emitidas, o que pode ser perigoso para a saúde humana caso haja exposição excessiva.
A meia-vida dos elementos radioativos varia amplamente, desde frações de segundo até bilhões de anos. Isso significa que a quantidade de material radioativo diminui pela metade em um período de tempo específico.
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Química Geral