Química Introdutória – Palestra & Laboratório

Como os químicos primitivos trabalhavam para purificar minérios e descobriram mais elementos, eles perceberam que vários elementos poderiam ser agrupados por seus comportamentos químicos similares. Um desses agrupamentos inclui lítio (Li), sódio (Na), e potássio (K): Todos estes elementos são brilhantes, conduzem bem o calor e a electricidade, e têm propriedades químicas semelhantes. Um segundo agrupamento inclui cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba), que também são brilhantes, bons condutores de calor e eletricidade, e têm propriedades químicas em comum. No entanto, as propriedades específicas destes dois agrupamentos são notavelmente diferentes um do outro. Por exemplo, as propriedades específicas destes dois agrupamentos são notavelmente diferentes um do outro: Li, Na, e K são muito mais reactivos que Ca, Sr, e Ba; Li, Na, e K formam compostos com oxigénio numa proporção de dois dos seus átomos para um átomo de oxigénio, enquanto Ca, Sr, e Ba formam compostos com um dos seus átomos para um átomo de oxigénio. Flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I) também apresentam propriedades semelhantes entre si, mas estas propriedades são drasticamente diferentes das de qualquer um dos elementos acima.

Dimitri Mendeleev na Rússia (1869) e Lothar Meyer na Alemanha (1870) reconheceram independentemente que havia uma relação periódica entre as propriedades dos elementos conhecidos naquela época. Ambas publicaram tabelas com os elementos organizados de acordo com a massa atómica crescente. Mas Mendeleev foi um passo além de Meyer: ele usou sua tabela para prever a existência de elementos que teriam propriedades similares ao alumínio e ao silício, mas ainda desconhecidas. As descobertas do gálio (1875) e do germânio (1886) deram grande apoio ao trabalho de Mendeleev. Embora Mendeleev e Meyer tivessem uma longa disputa sobre prioridade, as contribuições de Mendeleev para o desenvolvimento da tabela periódica são agora mais amplamente reconhecidas (Figura 1).

Figure 1. (a) Dimitri Mendeleev é amplamente creditado com a criação (b) da primeira tabela periódica dos elementos. (crédito a: modificação do trabalho por Serge Lachinov; crédito b: modificação do trabalho por “Den fjättrade ankan”/Wikimedia Commons)

Até ao século XX, tornou-se evidente que a relação periódica envolvia números atómicos em vez de massas atómicas. A afirmação moderna desta relação, a lei periódica, é a seguinte: as propriedades dos elementos são funções periódicas dos seus números atómicos. Uma tabela periódica moderna organiza os elementos em ordem crescente de seus números atômicos e agrupa átomos com propriedades similares na mesma coluna vertical (Figura 2). Cada caixa representa um elemento e contém o seu número atómico, símbolo, massa atómica média e (às vezes) nome. Os elementos estão dispostos em sete linhas horizontais, chamadas de períodos ou séries, e 18 colunas verticais, chamadas de grupos. Os grupos são etiquetados no topo de cada coluna. Nos Estados Unidos, os rótulos tradicionalmente eram numerais com letras maiúsculas. No entanto, a IUPAC recomenda que os números de 1 a 18 sejam usados, e estes rótulos são mais comuns. Para que a tabela caiba em uma única página, partes de duas das linhas, um total de 14 colunas, são geralmente escritas abaixo do corpo principal da tabela.

Figure 2. Os elementos da tabela periódica estão organizados de acordo com suas propriedades.

Muitos elementos diferem dramaticamente em suas propriedades químicas e físicas, mas alguns elementos são semelhantes em seus comportamentos. Por exemplo, muitos elementos parecem brilhantes, são maleáveis (capazes de serem deformados sem se quebrarem) e dúcteis (podem ser atraídos para fios), e conduzem bem o calor e a electricidade. Outros elementos não são brilhantes, maleáveis ou dúcteis, e são condutores pobres de calor e eletricidade. Podemos classificar os elementos em grandes classes com propriedades comuns: metais (elementos que são brilhantes, maleáveis, bons condutores de calor e eletro-amarelos); não metálicos (elementos que parecem baço, maus condutores de calor e eletro-amarelos); e metalóides (elementos que conduzem calor e eletricidade moderadamente bem, e possuem algumas propriedades dos metais e algumas propriedades do púrpura não metálico).

Os elementos também podem ser classificados nos elementos do grupo principal (ou elementos representativos) nas colunas rotuladas como 1, 2, e 13-18; os metais de transição nas colunas rotuladas como 3-12; e os metais de transição internos nas duas linhas na parte inferior da tabela (os elementos da linha superior são chamados de lantanídeos e os elementos da linha inferior são actinídeos; Figura 3). Os elementos podem ser ainda subdivididos por propriedades mais específicas, como a composição dos compostos que formam. Por exemplo, os elementos do grupo 1 (a primeira coluna) formam compostos que consistem em um átomo do elemento e um átomo de hidrogênio. Estes elementos (excepto o hidrogénio) são conhecidos como metais alcalinos, e todos eles têm propriedades químicas semelhantes. Os elementos do grupo 2 (a segunda coluna) formam compostos constituídos por um átomo do elemento e dois átomos de hidrogênio: Estes são chamados de metais alcalinos terrestres, com propriedades similares entre os membros desse grupo. Outros grupos com nomes específicos são os pnictogênios (grupo 15), calcogênios (grupo 16), halogênios (grupo 17) e os gases nobres (grupo 18, também conhecidos como gases inertes). Os grupos também podem ser referidos pelo primeiro elemento do grupo: Por exemplo, os calcogénicos podem ser chamados de grupo de oxigénio ou família do oxigénio. O hidrogênio é um elemento único, não metálico, com propriedades similares aos elementos do grupo 1A e do grupo 7A. Por essa razão, o hidrogênio pode ser mostrado no topo de ambos os grupos, ou por si só.

Figure 3. A tabela periódica organiza elementos com propriedades similares em grupos.

In studying the periodic table, talvez tenha notado algo sobre as massas atómicas de alguns dos elementos. Elemento 43 (tecnécio), elemento 61 (promécio) e a maioria dos elementos com número atómico 84 (polónio) e superior têm a sua massa atómica dada entre parênteses rectos. Isto é feito para elementos que consistem inteiramente de isótopos radioativos instáveis (você aprenderá mais sobre radioatividade no capítulo de química nuclear). Um peso atômico médio não pode ser determinado para esses elementos porque seus radioisótopos podem variar significativamente em abundância relativa, dependendo da fonte, ou podem até não existir na natureza. O número entre colchetes é o número da massa atômica (e massa atômica aproximada) do isótopo mais estável daquele elemento.

Glossary

actinide: inner transition metal in the bottom of the bottom two rows of the periodic table

alkali metal: elemento no grupo 1

metal alcalino terrestre: elemento no grupo 2

chalcogen: elemento no grupo 16

grupo: coluna vertical da tabela periódica

halogen: elemento no grupo 17

gás inerte: (também, gás nobre): elemento do grupo 18

metal de transição de entrada: (também, lantanida ou actinida) elemento nas duas fileiras inferiores; se na primeira fileira, também chamada lantanida, de se na segunda fileira, também chamada actinida

lantanida: metal de transição interior no topo das duas fileiras inferiores da tabela periódica

elemento do grupo principal: (também, elemento representativo) elemento nas colunas 1, 2, e 12-18

metal: elemento que é brilhante, maleável, bom condutor de calor e electricidade

metalóide: elemento que conduz calor e electricidade moderadamente bem, e que possui algumas propriedades dos metais e algumas propriedades dos não metais

gás nobre: (também, gás inerte) elemento do grupo 18

nonmetal: elemento que parece baço, pobre condutor de calor e electricidade

p>período: (também, série) linha horizontal da tabela do período

lei periódica: propriedades dos elementos são função periódica dos seus números atómicos.

tabela periódica: tabela dos elementos que colocam elementos com propriedades químicas semelhantes próximos

pnictogen: elemento do grupo 15

elemento representativo: (também, elemento do grupo principal) elemento nas colunas 1, 2, e 12-18

série: (também, período) linha horizontal da tabela do período

metal de transição: elemento nas colunas 3-11