Tabela periódica e propriedades periódicas

A variação periódica das propriedades atómicas dos elementos ao longo da Tabela Periódica pode ser interpretada com base em três factores:

 O efeito do aumento do número de electrões Quanto maior é o número de electrões, maior será a repulsão entre estes e, portanto, a nuvem electrónica será mais expandida.

O efeito do aumento do número quântico principal, n, das orbitais de valência

Quanto maior é o número quântico principal maior é a energia dos electrões de valência, mais afastados ficam do núcleo e, consequentemente, menos atraídos são por este.

O efeito do aumento da carga nuclear (carga positiva) Quanto maior é a carga nuclear maior é a atracção que os electrões sofrem por parte do núcleo e, consequentemente, menor será a nuvem electrónica, isto é, a nuvem electrónica será mais contraída.

Nuvem electrónica

Raio atómico é a distância média do núcleo aos electrões do subnível mais afastado.

A distância média dos electrões ao núcleo, centro do átomo, vai sendo tanto maior quanto mais elevado for o número quântico principal, n, das orbitais de maior energia.

ª   Para os elementos cujas substâncias elementares são metais, o raio atómico é definido como a distância média entre os centros de dois átomos adjacentes.

ª Para os elementos cujas substâncias elementares são constituídas por moléculas diatómicas, o raio atómico é definido como metade da distância entre os centros dos átomos da molécula.

Estes dois últimos efeitos conjugados superam o efeito do aumento da carga nuclear ao longo do grupo, fazendo com que o raio atómico aumente ao longo do grupo.

A carga nuclear aumenta ao longo do grupo, o que faria com que a atracção que os electrões sofrem por parte do núcleo fosse maior e, consequentemente, menor seria a nuvem electrónica ao longo do grupo.

No entanto, o número quântico principal das orbitais de valência aumenta ao longo do grupo, o que implica um aumento do tamanho dos átomos (um aumento do raio atómico), dado que, os electrões de valência estão cada vez mais afastados do núcleo, logo, menos atraídos por este.

  Já o número de electrões também aumenta ao longo do grupo, o que

faz com que maior seja a repulsão entre estes e, portanto, a nuvem electrónica será mais expandida.

Resumindo…

• Ao longo do grupo – aumenta o nº de níveis, ficando os electrões de valência a distâncias cada vez maiores do núcleo maior o tamanho do átomo aumenta o raio atómico.

• Ex. 3Li – 1s2 2s1

11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 maior nº de níveis preenchidos maior tamanho maior raio atómico

Não há variação do número quântico principal das orbitais de valência ao longo do período.

Embora o número de electrões aumente ao longo do período o que implicaria uma maior repulsão entre estes e, portanto, uma nuvem electrónica mais expandida este efeito é superado pelo efeito do aumento da carga nuclear o que faz com que a atracção que os electrões sofrem por parte do núcleo seja maior e, consequentemente, menor será a nuvem electrónica ao longo do período.

 Como o efeito do aumento da carga nuclear é o predominante ou o mais influente, o raio atómico diminui ao longo do período.

Resumindo…

• Ao longo do período (para os elementos representativos) – a carga nuclear aumenta (este factor prevalece em relação ao factor nº de electrões de valência) aumenta a força atractiva núcleo – electrões de valência há contracção da nuvem electrónica menor o tamanho do átomo diminui o raio atómico.

• Ex. 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 12Mg - 1s2 2s2 2p6 3s2

carga nuclear - + 11 carga nuclear - + 12

menor carga nuclear maior tamanho maior raio atómico

Quando se trata de um catião, ou seja, um átomo que perdeu electrões, o raio iónico é

menor que o raio atómico

Resumindo…

Ex. 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 11Na+ - 1s2 2s2 2p6

Raio atómico (Na) Raio iónico (Na+)• O átomo e o catião têm a mesma carga nuclear, mas o catião

tem menos electrões que o átomo, por isso…

as repulsões electrónicas diminuem

a força de atracção núcleo – electrões aumenta

há contracção da nuvem electrónica.

Quando se trata de um anião, ou seja, um átomo que ganha electrões, o raio iónico é maior que o raio atómico

Resumindo…

Ex. 9F - 1s2 2s2 2p5 9F- - 1s2 2s2 2p6

Raio atómico (F) < Raio iónico (F-)• O átomo e o anião têm a mesma carga nuclear, mas o anião

tem mais electrões que o átomo, por isso…

as repulsões electrónicas aumentam

a força de atracção núcleo – electrões diminui

há expansão da nuvem electrónica.

No caso de iões isoelectrónicos

o raio diminui quando o número atómico aumenta, ou seja, quando a carga nuclear aumenta.

11Na+ - 1s2 2s2 2p6 e 9F- - 1s2 2s2 2p6 e 13Al3+ - 1s2 2s2 2p6

iões isoelectrónicos (mesmo nº de electrões)

• É um processo endoenergético, pois o electrão sofre uma atracção por parte do núcleo, sendo necessário fornecer energia para o remover.

A (g) + I A+ (g) + e-

Os átomos polielectrónicos têm mais do que uma energia de ionização, e estas vão aumentando à medida que um electrão vai sendo removido.

Ex. X (g) + I1 X+ (g) + e- X+ (g) + I2 X2+ (g) + e-

I1 I2 …..

As energia de ionização de um elemento são tantas quantas os electrões dos átomos desse elemento.

I – energia de ionização

e- - Electrão

A – átomo

A+ - ião positivo

  1º 

2º  3º  4º 

5º  6º   7º   

1 2 13 14 15 16 17 18

H2,18

  He3,94

Li0,86

Be1,49

  B1,33

C1,80

N2,33

O2,18

F2,79

Ne3,46

Na0,82

Mg1,23

  Al0.96

Si1,31

P1,68

S1,66

Cl2,08

Ar2,52

K0,69

Ca0,98

 

Ga0,95

Ge1,29

As1,61

Se1,56

Br1,90

Kr2,24

Rb0,66

Sr0,91

In0,92

Sn1,17

Sb1,31

Te1,45

I1,67

Xe1,95

Cs0,62

Ba0,83

Tl0,98

Pb1,19

Bi1,29

Po1,35

At-

Rn1,72

Fr-

Ra-

Energias de ionização em (… x 10-18) J/e

Número atómico (Z)

Primeira Energia de ionização(J/e)

• Pela análise do gráfico, podemos concluir:• Os metais alcalinos são os que apresentam menores

valores de energia de 1ª ionização;• Os gases nobres são os que apresentam maiores valores de

energia de 1ª ionização;• A I aumenta de um modo geral ao longo do período,

verificando-se algumas excepções;• As I diminuem bruscamente quando se passa do gás nobre

para o metal alcalino seguinte, isto é, quando se muda de período;

• A I diminui ao longo do grupo.

se verifica um aumento do nível de valência ao longo do grupo, o que faz com que os electrões de valência se encontrem mais afastados do núcleo, logo menos atraídos por este e, portanto, são mais fáceis de arrancar;

já o número de electrões também aumenta ao longo do grupo, o que faz com que maior seja a repulsão entre estes e, portanto, os electrões de valência são mais fáceis de arrancar

aumenta a carga nuclear o, o que faria com que a atracção que os electrões de valência sofrem por parte do núcleo fosse maior e, consequentemente, mais difíceis de arrancar;

Os dois primeiros efeitos conjugados superam o efeito do aumento da carga nuclear ao longo do grupo, fazendo com que a primeira energia de

ionização aumente ao longo do grupo.

Embora o número de electrões aumente ao longo do período o que implicaria uma maior repulsão entre estes e, portanto, mais facilmente seriam extraídos os electrões de valência, este efeito é superado pelo o efeito do aumento da carga nuclear o que faz com que a atracção que os electrões de valência sofrem por parte do núcleo seja maior sendo, por isso, mais difíceis de extrair.

Não há variação do nível de valência ao longo do período.

• Ao longo do grupo – aumenta o nº de níveis, aumentando o tamanho do átomo, ficando os electrões de valência mais afastados do núcleo, sendo mais fácil de removê-los energia de ionização diminui.

Ex. 3Li – 1s2 2s1

11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 - apresenta menor valor de energia de

1ª ionização

• Ao longo do período – a carga nuclear aumenta aumenta a força atractiva núcleo – electrões de valência há contracção da nuvem electrónica menor o tamanho do átomo, ficando os electrões mais atraídos pelo núcleo do átomo energia de ionização aumenta.

Ex. 11Na - 1s2 2s2 2p6 3s1

12Mg - 1s2 2s2 2p6 3s2 - apresenta maior valor de energia de 1ª ionização

Resumindo…