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    1 - Propriedades peridicas dos elementos

    Um requisito fundamental para a elaborao de uma tabela peridica a caracterizao

    inequvoca dos elementos qumicos. Na histria da qumica, embora muitos elementos qumicos

    fossem conhecidos desde a antiguidade, como o ouro (Au), a prata (Ag) e o cobre (Cu), a

    primeira descoberta efetiva de um elemento qumico aconteceu em 1669 com a descoberta do

    fsforo. Uma primeira tentativa de sistematizao idia da periodicidade nos elementos qumicos

    foi proposta em 1829 por Johann Wolfgang Dbereiner com o conceito das trades, dentro das

    quais a massa atmica do elemento central era a mdia aritmtica das massas atmicas dos

    elementos extremos. A lei das trades se aplicava aos 54 elementos conhecidos na poca, o que

    despertava muitas especulaes sobre uma forma de sistematizar os elementos em um quadro de

    acordo com propriedades fsico-qumicas.

    Dbereiner, por exemplo, observou que o recm descoberto elemento bromo tinha

    propriedades intermedirias entre o cloro e o iodo.

    Ca (40 u.m.a.), Sr (88 u.m.a.), Ba (137 u.m.a.)

    Fe (56 u.m.a.), Co (59 u.m.a.), Ni (58 u.m.a.)

    Li (7 u.m.a.), Na (23 u.m.a.), K (39 u.m.a.)

    Na primeira trades de Dbereiner citada acima, a massa atmica do Sr

    aproximadamente a mdia aritmtica das massas do Ca e do Ba; j estavam embutidos alguns

    conceitos fundamentais como a prpria composio do tomo em partculas cujas massas

    poderiam ser ordenadas ou combinadas em alguma sequncia. importante enfatizar que muitas

    vezes as trades eram compostas por elementos com propriedades fsico-qumicas muito

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    parecidas. A trade Li, Na e K, por exemplo, formada por elementos que reagem

    espontaneamente com a gua lquida temperatura ambiente formando hidrxidos e tambm

    podem combinar com o Cl- formando sais: LiCl, NaCl e KCl.

    Outros cientistas da poca tambm propunham sistemas de classificao baseados nas

    trades, como o sistema bastante elaborado proposto em 1843 por Leopold Gmelin, o qual

    identificou dez trades, trs grupos de quatro, e um grupo de cinco conforme ilustrado abaixo:

    Fig.1.a L. Gmelin, Handbuch der anorganischen chemie 4th ed., Heidelberg, 1843, vol. 1, p. 52.

    At o ano de 1860, os qumicos j haviam descoberto 60 elementos qumicos diferentes e

    tinham determinado a sua massa atmica. Em 1872, o qumico russo Dimitri Ivanovitch

    Mendeleev e o qumico alemo Lothar Meyer apresentaram independentemente propostas

    semelhantes na qual a classificao moderna se baseia, colocando os elementos qumicos em

    ordem crescente de massas atmicas distribudos em oito colunas e doze linhas, conforme

    mostrado na Figura 1. A classificao de Mendeleev tambm conseguiu indicar erros nos valores

    obtidos na poca para os pesos atmicos de alguns elementos como aconteceu com o Telrio e

    com o Iodo.

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    Fig.1.b A Tabela Peridica de Mendeleev com 8 linhas e 12 colunas. Haviam lacunas

    preenchidas com uma interrogao, sugerindo a existncia de elementos qumicos ainda no

    descobertos. O critrio de classificao em colunas baseava-se na formao de xidos.

    A Tabela de Mendeleev apresentava muitas lacunas como, por exemplo, entre os

    elementos silcio e estanho e uma lacuna depois do elemento alumnio. Essas lacunas foram

    perspicazmente preenchidas com uma interrogao, fazendo a previso correta da existncia de

    possveis elementos ainda no descobertos que pudessem estar ali classificados. importante

    lembrar que entre as limitaes da tabela formulada por Mendeleev no encontramos os gases

    nobres, uma vez que o critrio de classificao em colunas baseava-se na formao de xidos. Os

    gases nobres viriam a ser descobertos no final do sculo XIX.

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    Alguns conceitos bsicos devem ser assimilados antes de estudarmos a Tabela Peridica

    moderna. Assim como na tabela de Mendeleev, os elementos qumicos esto distribudos em

    linhas (perodos) e colunas (grupos). Considerando a distribuio dos eltrons em nveis de

    energia de acordo com a proposta de Pauling, observa-se que cada perodo do quadro peridico

    corresponde ao preenchimento de uma camada na eletrosfera do tomo. Com o agrupamento dos

    elementos qumicos de forma sistemtica em ordem crescente de nmero atmico percebe-se que

    muitas propriedades qumicas importantes dos elementos apresentam um padro, ou seja, de

    forma aproximada, tendncias gerais podem ser previstas em funo do nmero de prtons de

    um determinado elemento.

    1.1 Configuraes eletrnicas

    Os elementos so agrupados na tabela peridica moderna em ordem crescente de nmero

    atmico. O nmero de prtons no ncleo (Z) a identidade do elemento qumico. Existe uma

    classificao que divide os elementos da tabela de acordo com suas propriedades fsicas entre

    metais e no-metais (antigamente falava-se dos semi-metais ou metalides, mas o termo caiu em

    desuso). H tambm uma classificao em funo da configurao eletrnica da camada de

    valncia entre gases nobres, elementos de representativos, elementos de transio e elementos de

    transio interna. Os elementos representativos possuem configurao eletrnica da camada de

    valncia com eltrons exclusivamente nos orbitais s e p. Conforme a tabela abaixo.

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    K 1s2

    L 2s2 2p6

    M 3s2 3p6 3d10

    N 4s2 4p6 4d10 4f14

    O 5s2 5p6 5d10

    Tabela 1.1 Grupos dos blocos s e p, e as configuraes eletrnicas gerais da camada de valncia

    dos tomos.

    Bloco s

    Metais alcalinos 1 ns1

    Metais alcalinos terrosos 2 ns2

    Bloco p

    Famlia do Boro 13 ns2 np

    1

    Famlia do Carbono 14 ns2 np

    2

    Famlia do Nitrognio 15 ns2 np

    3

    Calcognios 16 ns2 np

    4

    Halognios 17 ns2 np

    5

    Vale a pena lembrar que o n o nmero quntico principal que indica o nmero de

    camadas que determinado tomo possui. Observando atentamente o quadro peridico nota-se que

    a cada linha temos o preenchimento de uma camada atmica.

    Os elementos de transio so todos metlicos e muitas vezes so chamados metais de

    transio. Possuem em suas camadas de valncia eltrons nos orbitais d e a primeira

    consequncia disso a maior diversidade de estados de oxidao apresentada por estes

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    elementos. A tabela abaixo mostra algumas curiosidades sobre o comportamento da camada de

    valncia dos metais de transio:

    Tabela 1.2 Grupos dos blocos d, os elementos que encabeam cada grupo e as suas

    configuraes da camada de valncia.

    3 Sc - escndio [Ar] 4s2 3d

    2

    4 Ti titnio [Ar] 4s2 3d

    3

    5 V - vandio [Ar] 4s2 3d

    4

    6 Cr - crmio [Ar] 4s1 3d

    5

    7 Mn - mangans [Ar] 4s2 3d

    5

    8 Fe - ferro [Ar] 4s2 3d

    6

    9 Co - cobalto [Ar] 4s2 3d

    6

    10 Ni - niquel [Ar] 4s2 3d

    7

    11 Cu - cobre [Ar] 4s1 3d

    10

    12 Zn - zinco [Ar] 4s2 3d

    10

    Observamos que os elementos Cr e Cu mostram uma pequena alterao na ordem de

    preenchimento dos subnveis eletrnicos. Ambos possuem a configurao 4s1 e ela ocorre porque

    mais favorvel ter o subnvel d totalmente semi-preenchido como no caso do Cr e totalmente

    preenchido, no caso do Cu e, dessa forma, um eltron do subnvel s migra para o d.

    Outra curiosidade sobre os metais de transio a configurao eletrnica dos ons

    derivados. Pela definio, a primeira energia de ionizao a energia necessria para retirar o

    eltron menos ligado ao ncleo (aquele de maior energia). Espera-se, portanto, que a ordem de

    retirada dos eltrons seja exatamente a inversa da ordem de preenchimento dos eltrons de

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    acordo com a escala de energia de Pauling. Porm, isso no ocorre com os metais de transio os

    quais perdem primeiramente os eltrons nos orbitais s. Por exemplo, a configurao eletrnica do

    ction Fe2+

    : Fe2+

    = [Ar] 3d6

    Lantandeos e actindeos: Todos os elementos so metais reativos e prateados. Os lantandeos

    so tambm chamados terras raras. Apesar do codinome terras raras, eles so relativamente

    abundantes e ocorrem juntos na natureza. Correspondem aos elementos do quadro peridico do

    lantnio (La) at o lutcio (Lu), conforme a tabela abaixo. Uma coisa curiosa que estes

    elementos aparecem em uma linha colocada fora e abaixo da tabela principal, como podemos

    observar facilmente em qualquer tabela. Isso feito porque os ao longo da srie dos lantandeos

    os eltrons adicionais so colocados nos orbitais do tipo f. O orbital semi-preenchido 4f7,

    apresenta uma estabilidade grande e ocorre no Eu e se mantm no Ga. A ionizao ocorre com a

    retirada dos eltrons dos orbitais mais externos e os ctions com carga +3 apresentam

    configuraes 4fn5d

    06s

    0.

    Os orbitais 4f no so muito eficientes ao exercerem o efeito de blindagem que atenua o

    efeito do ncleo sobre os eltrons mais externos. Assim, ao longo da srie observa-se uma

    diminuio contnua do raio do on M3+

    , que varia de 1,061 no lantnio a 0,848 no lutcio.

    Este efeito denominado contrao lantandica. Os seus eltrons f no penetram at a parte mais

    externa do tomo e no participam da formao das ligaes, ao contrrio dos elementos do

    bloco d, os metais de transio, nos quais os orbitais d da penltima camada tm importante

    papel no comportamento qumico e na formao das ligaes. Por isso os lantandeos formam

    poucos compostos de coordenao. Os principais compostos contm o on M3+

    O crio tambm

    apresenta o estado de oxidao Ce4+

    e eurpio e

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