9º ANO 2º BIMESTRE - ORGANIZANDO OS ELEMENTOS: A CLASSIFICAÇÃO PERIODICA

TABELA PERIÓDICA MODERNA ATUAL.

História da Tabela Periódica

A tabela periódica dos elementos químicos é reconhecida e adotada internacionalmente e segue os padrões da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). Ela é uma tabela que dispõe os elementos de forma sistemática, em função de suas propriedades.

Dimitri Ivanovich Mendeleiev é um químico russo considerado o inventor da tabela periódica. Ele iniciou seus estudos sobre a sistematização dos elementos de acordo com as propriedades em 1860.

Nessa época, os cientistas já sabiam que cada elemento químico possuía diferentes massas atômicas e que poderiam ser organizadas em ordem crescente dessas massas, só não conseguiam formular um modelo para representá-los. Ele se apoiou e estudou as tentativas dos outros cientistas que o antecederam e começou a escrever os elementos de acordo com as propriedades químicas de cada um.

Enquanto escrevia um livro de química inorgânica, organizou os elementos na forma de uma tabela. Ele criou uma carta para cada um dos 63 elementos que eram conhecidos naquela época, e cada carta tinha o símbolo do elemento, a massa atômica e suas propriedades químicas e físicas. Organizou as cartas em ordem crescente de suas massas atômicas, e agrupou-as em elementos de propriedades semelhantes, formando a tabela periódica.

Mesmo assim, o modelo criado possuía alguns erros que foram identificados pela comunidade científica e outros cientistas complementaram os estudos e corrigiram os erros da tabela periódica.

O Estudo dos Elementos Químicos

Anteriormente a criação de Mendeleiev, haviam elementos conhecidos desde a antiguidade como a prata, o chumbo, o ouro e o cobre, mas somente em 1669, com os estudos de Henning Brand, o elemento fósforo, por exemplo, foi reconhecido como um elemento da tabela periódica. Após isso, outros elementos foram encontrados na natureza. A partir daí, houve a necessidade de organização e diversos cientistas tentaram formular um sistema que organizava os elementos químicos.

O primeiro cientista a tentar organizar esses elementos foi o físico e químico inglês John Dalton. No século XIX, os valores das massas atômicas já tinham sido definidos de acordo com valores aproximados. Ele selecionou e organizou os elementos em ordem crescente de acordo com a massa atômica de cada um que ele havia calculado, descrevendo suas propriedades e compostos.

A descrição ficou incoerente, pois elementos semelhantes ficaram longe um do outro, sem contar que Dalton utilizou um método que tornava o número da massa atômica duvidosa.

No ano de 1829, o químico alemão Johann Wolfgang Döbereiner definiu a organização dos elementos de acordo com um mesmo critério. Ele percebeu que elementos como o bário, estrôncio e cálcio, que formam uma tríade, possuem características em comum: a massa do átomo de estrôncio corresponde à média dos valores das massas atômicas dos outros dois elementos. Ele pôde verificar isso em outro grupo de elementos, exceto no grupo de metais que não podiam ser agrupados em tríades. Seus experimentos não foram interessantes para a comunidade científica da época.

Em 1862, Alexandre Chancourtois, um geólogo francês apresentou o modelo chamado parafuso telúrico. Ele organizou os elementos em ordem crescente de massas atômicas de acordo com um parafuso. Pegou um cilindro e o dividiu em 16 faixas de linhas verticais e inseriu os elementos com propriedades semelhantes um sob os outros em ordem crescente. O único problema do modelo era que apesar de alguns elementos estarem na posição certa, eles  possuíam propriedades diferentes.

Outro cientista a propor um modelo para a tabela periódica foi John Alexander Newlands, um químico inglês que foi inspirado pelas notas musicais. Na sequência de sete notas musicais (Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá, Si) que se iniciam com DÓ, a oitava nota é o Dó que se repete juntamente com essa sequência. Em 1864, ele enfileirou os elementos químicos que já eram conhecidos na época em linhas horizontais, sendo que em cada linha haviam sete elementos, sempre em ordem crescente de massas atômicas. Quando terminava a linha o primeiro elemento de cada uma era o oitavo em relação a linha anterior. Seu modelo foi nomeado de Lei das Oitavas.

Esse modelo só era coerente até o elemento cálcio, os outros elementos após ele não eram aplicados a sua regra. Por ter atribuído as notas, ele foi desprezado pela Sociedade Química de Londres. Mesmo assim, ele contribuiu para a noção de periodicidade da tabela.

Antes de Mendeleiev publicar a proposta de sua classificação dos elementos, em 1864, o químico alemão Julius Lothar Meyer havia proposto um modelo bem parecido com o dele, mas este havia demorado para publicar, pois revisava muito os resultados e acabou perdendo os créditos pela descoberta.

As descobertas após Mendeleiev

Em 1913, Henry Gwyn-Jeffreys Moseley, um físico inglês, resolveu o problema das tabelas criadas por Mendeleiev e Meyer, que possuía alguns erros como os valores da massa atômica e a falta de elementos que não possuíam esse valor, deixando a tabela com lacunas. Esse cientista descobriu que o número atômico poderia ser utilizado como um critério para organizar os elementos químicos, ao invés de se utilizar a massa atômica. As lacunas que existiam na tabela foram preenchidas mais tarde com a descoberta de outros elementos. Essa tabela ficou muito parecida a que é utilizada atualmente, pois já haviam as linhas conhecidas como níveis ou períodos e as colunas conhecidas como grupos ou famílias.

Até hoje, se utiliza esse critério para definir um elemento da tabela e as alterações feitas são apenas para adicionar novos elementos naturais e sintetizados e para ajustar os valores das massas atômicas.

Uma grande modificação realizada na tabela periódica foi feita pelo cientista americano Glenn Theodore Seaborg. Quando ele trabalhava no projeto Manhattan para o desenvolvimento da bomba atômica, como chefe da repartição que estudava sobre os elementos transurânicos, elementos com número atômico acima de 92, ele descobriu o plutônio juntamente com outros cientistas, além de outros elementos do mesmo tipo. Com isso, ele pôde explicar algumas propriedades de elementos conhecidos e até de outros que não haviam sido identificados. Ele adicionou os novos elementos na série dos lantanídeos em 1945, publicando uma nova versão da tabela periódica e em 1951 ganhou o Prêmio Nobel de Química.

Entendendo a Tabela Periódica

A tabela é dividida de acordo com a natureza do elemento:

• Períodos: São as linhas horizontais da tabela, ao todo existem 7 períodos.
• Famílias / Grupos: São as linhas verticais da tabela, e atualmente possui 18 famílias.

Os dois períodos que ficam separados da tabela, são os elementos de transição interna, os Lantanídeos e Actinídeos.

Simbologia: o símbolo é a letra inicial maiúscula do elemento em Latim, e as vezes é seguida de uma segunda letra minúscula, mas só quando necessário, por exemplo, quando já existe um elemento que utiliza a mesma letra maiúscula.

Famílias da Tabela Periódica

As famílias ou grupos são as linhas verticais presentes na tabela periódica. Recomendam-se que essas famílias sejam numeradas apenas de 1 a 18, da esquerda para a direita.

Os elementos que estão na mesma coluna vertical são identificados como da mesma família. Assim, eles possuem propriedades periódicas químicas e físicas equivalentes. Assim, esses elementos são organizados no mesmo grupo porque possuem as mesmas configurações de elétrons na camada de valência (última camada).

As famílias são numeradas, iniciando-se pelo número 1A e vai até o 0 ou 8A (18). Além das famílias numeradas existe uma classificada com a letra B. Na tabela periódica os elementos podem se classificados também como Metais, Não-Metais e Semi-Metais e cada família faz parte de um desses grupos. Suas famílias são:

Os Metais são elementos que conduzem eletricidade e calor e em condições ambientes podem ser encontrados na forma sólida.

Os Semi-Metais são elementos que possuem características de metais e não metais e podem ser chamados de metalóides.

Os Não-Metais ou Ametais são mau condutores de calor e eletricidade.

As últimas linhas da tabela periódica, estão os lantanídeos e os actinídeos, que fazem parte dos metais de transição interna.

Veja abaixo a descrição de cada grupo da tabela periódica:

Metais Alcalinos

É a primeira família da tabela periódica, formada pelos metais Lítio (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Rubídio (Rb), Frâncio (Fr) e Césio (Cs). O hidrogênio não faz parte dessa família e somente é classificado como um não-metal.

As características mais importantes dos elementos dessa família são a leveza, a reatividade, moleza e eletropositividade. Os metais reagem rapidamente com a água formando hidróxidos, que são substâncias alcalinas que liberam hidrogênio. No contato com o oxigênio eles produzem óxidos.

Metais Alcalinos-Terrosos

É a segunda família da tabela periódica e é composta pelos seguintes elementos Berílio (Be), Bário (Ba), Radio (Ra), Estrôncio (Sr), Cálcio (Ca) e Magnésio (Mg). Essa família recebeu esse nome pois os seus óxidos eram chamados de terras.

As principais características desses elementos é que eles são leves, coloridos, moles e sólidos. Quando entram em contato com a água também reagem rapidamente formando hidróxidos. Quando reagem com a família dos Halogênios formam sais iônicos.

Metais de Transição

São representados na tabela periódica pelo grupo B. Os elementos que fazem parte do grupo dos Lantanídeos e os Actinídeos são considerados metais de transição interna, apesar de alguns livros não o classificarem nessa categoria por causa de suas propriedades físicas e químicas.

As propriedades químicas de um elemento vão depender de onde estão localizados os seus elétrons, nos níveis de energia mais externos. Esses metais são duros e possuem um alto ponto de ebulição e fusão. São bom condutores de calor e eletricidade. Podem formar ligas entre si.

Lantanídeos (lantanoides) – o nome desse grupo é proveniente de seu primeiro elemento chamado de lantânio (La). Eles são representados por um conjunto de elementos químicos do 6º período da tabela periódica. São conhecidos pelo nome de terras raras por serem encontrados na forma de óxidos. Esses são elementos de transição interna, assim como os actinídeos e possuem 15 elementos. Eles podem ser encontrados na crosta terrestre em minerais.

Actenídeos (actinoides) – o nome desse grupo faz referência ao primeiro elemento dessa série conhecido como Actínio (Ac). Esse grupo faz parte do 7º período da tabela periódica e é formado por 15 elementos químicos. Assim como os lantanídios são considerados metais de transição interna. Apresentam características comuns, possuem um ciclo de vida curto e todos os seus isótopos transmitem radioatividade.

Família do Boro

São chamados também de aluminóides e são semi-metais. Os elementos que fazem parte dessa família são o Alumínio (Al), o Boro (B), o Índio (In), o Tálio (Ti), o Gálio (Ga) e o Uruntrio (Uut).

Família do Carbono

O elemento Carbono, utilizado para o nome da família possui algumas propriedades que o diferem dos outros elementos como o fato de ser alotrópico e formar várias ligações. Essa família é composta pelos elementos Carbono (C), Germânio (Ge), Silício, (Si), Estanho (Sn), Chumbo (Pb) e Urunquadio (Uuq).

Família do Nitrogênio

Dos elementos dessa família, apenas o Nitrogênio possui uma molécula diatômica. Essa família é formada pelos elementos Fósforo (P), Nitrogênio (N), Arsênio (As), Bismuto (Bi), Antimônio (Sb) e Ununpentio (Uup).

Calcogênio

Essa família é composta por qualquer elemento químico do grupo 6A ou 16 da tabela periódica. Seu nome significa 'originário do cobre' e vem do grego 'khalkos' (cobre) e 'genos' (família de origem nobre). Possuem elementos não-metais e um único elemento radioativo que é o Polônio. Ele é formado pelos elementos Oxigênio (O), Telúrio (Te), Enxofre (S), Polônio (Po), Selênio (Se) e Ununhexium (Uuh).

Halogênio

Essa família é formada pelos elementos do grupo 7A ou 17 que são não-metais. São elementos capazes de formar sais. São elementos muito oxidantes e reativos com metais e não-metais, gases nobres e outras substâncias. É preciso ter cuidado com os elementos dessa família, pois eles são tóxicos e reativos e podem causar danos aos seres vivos. Os elementos que fazem parte dessa família são o Fluor (F), o Cloro (Cl), o Bromo (Br), o Iodo (I), o Astatínio (At) e o Ununséptio (Uus).

Gases Nobres

Essa família é formada pelos elementos do grupo 18 ou 0/8A e elementos pouco reativos e difíceis de se combinarem com outros átomos. Eles estão presentes em grande quantidade na atmosfera terrestre. Eles podem formar compostos com metais. Os elementos que fazem parte do grupo são Argônio (Ar), Hélio (He), Neônio (Ne), Xenônio (Xe), Criptônio (Kr), Radônio (Rn) e Ununóctio (Uuo), um gás que ainda não foi descoberto.

Propriedades Periódicas

As propriedades dos elementos químicos são as características que definem o local em que estarão na tabela periódica, pois eles são classificados de acordo com esses critérios, sendo modificados de acordo com o número atômico. São elas:

Raio Atômico: propriedade que identifica o tamanho do átomo, que é a distância entre o núcleo do átomo e a eletrosfera. Existem dois critérios para definir o tamanho de um átomo, o primeiro é a quantidade de níveis que um átomo possui e o segundo é a quantidade de prótons: quanto maior ele for, maior será a atração sobre os elétrons. O Césio é o elemento químico que possui o maior raio atômico da tabela periódica.

Energia de Ionização: é a energia indispensável para retirar um ou mais elétrons de um átomo isolado no estado gasoso. Dependendo do tamanho do átomo essa energia varia. Se for pequeno, há pouca energia de ionização. Para os elementos de uma mesma família, essa energia aumenta de baixo para cima. Já no mesmo período a energia aumenta da esquerda para a direita.

Potencial de Ionização: é a energia indispensável para retirar um elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Assim, esse potencial irá depender do tamanho do átomo. Quanto maior, menor é seu potencial de ionização.

Afinidade Eletrônica: tipo de energia liberada por um átomo isolado que está no estado gasoso durante a captura de um elétron. Numa família ou período, se o raio for menor, a afinidade eletrônica é aumentada.

Eletronegatividade: é a atração de um átomo para receber elétrons em uma ligação química. Ela ocorre de baixo para cima e da esquerda para a direita na tabela periódica.

Eletropositividade: é a perda de elétrons de um átomo em uma ligação química. Quanto mais perda ele tiver, maiores serão as chances de ele ter o caráter metálico. Na tabela periódica, a eletropositividade aumenta da direita para a esquerda nos períodos e nas famílias de cima pra baixo.