QUÍMICA 10

QUÍMICA 10

QUÍMICA 10

QUÍMICA 10

SUMÁRIO: Raio atómico e energia de ionização.

Formação de iões e reatividade de elementos

químicos.

Resolução de exercícios e problemas para

consolidação dos conteúdos lecionados.

QUÍMICA 10

RAIO ATÓMICODistância média entre o centro do núcleo e os eletrões que se situam na camada mais afastada do próprio núcleo.

PROPRIEDADES PERIÓDICAS DOSELEMENTOS REPRESENTATIVOS

ENERGIA DE IONIZAÇÃOEnergia mínima necessária para remover um eletrão, de um átomo neutro isolado (meio gasoso e baixa pressão) no estado fundamental, para uma distância tal que deixe de existir interação eletrostática entre o ião e o eletrão.

Representação do raio atómico obtido a partir de uma molécula diatómica homonuclear.

QUÍMICA 10

Aumenta ao longo do grupo, devido ao aumento do número de níveis de energia preenchidos.

Diminui ao longo do período, devido ao aumento da carga nuclear.

RAIO ATÓMICO

Variação do raio atómico dos elementos dos blocos s e p ao longo dos grupos e dos períodos da Tabela Periódica.

QUÍMICA 10

Diminui ao longo do grupo, devido ao aumento do número de níveis de energia preenchidos.

Aumenta ao longo do período, devido ao aumento da carga nuclear.

ENERGIA DE IONIZAÇÃO

Variação da energia de ionização (em kJ mol–1) ao longo dos grupos e dos períodos da Tabela Periódica.

QUÍMICA 10

De todos os elementos, o que tem maior energia de ionização é o hélio e o que tem menor é o césio.

Variação da energia de ionização em função do número atómico (Z).

QUÍMICA 10Relacionando as duas propriedades estudadas, pode

concluir-se que, à medida que aumenta o raio atómico diminui a energia de ionização.

QUÍMICA 10

Considere a configuração eletrónica dos elementos químicos A, B e C, em que as letras não representam os verdadeiros símbolos químicos.

A: 1s2 2s2 2p6 3s1

B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

1. Coloque os elementos A, B e C por ordem crescente de raio atómico e justifique essa ordenação.

2. Qual dos átomos, A ou B, possui menor valor de primeira energia de ionização? Justifique.

Exercício resolvido

QUÍMICA 10Proposta de resolução

1. A: 1.º grupo; 3.º período; B: 16.º grupo; 3.º período;C: 2.º grupo; 4.º período.Os elementos A e B pertencem ao mesmo período (possuem o mesmo número de níveis de energia preenchidos). Ao longo do período prevalece, de uma forma geral, o efeito do aumento da carga nuclear, com os eletrões a serem cada vez mais atraídos pelo núcleo. Há contração da nuvem eletrónica e, consequentemente, diminuição do tamanho do átomo. Logoraio B < raio A.O elemento C não pertence nem ao mesmo grupo nem ao mesmo período dos restantes elementos e, neste caso, prevalece o efeito do número de níveis de energia preenchidos. Quanto maior o número de níveis, mais afastados do núcleo se encontram os eletrões de valência e maior será o raio atómico.

raio B < raio A < raio C

QUÍMICA 10Proposta de resolução

2. A e B são dois átomos do mesmo período. Ao longo de um período prevalece, de uma forma geral, o efeito do aumento da carga nuclear, o que faz com que os eletrões estejam mais fortemente ligados ao núcleo. Para remover um eletrão é necessário fornecer cada vez mais energia, pelo que a energia de ionização aumenta ao longo do período. Logo Ei(A) < Ei(B).

QUÍMICA 10

Considere os seguintes pares de elementos:

1. Coloque os pares de elementos por ordem crescente de raio atómico e justifique essa ordenação.

2. Para cada um desses pares, indique o elemento que apresenta uma energia de ionização menor. Justifique.

Exercício proposto

QUÍMICA 10

Proposta de resolução1. A) F < Cℓ, pois são elementos do mesmo grupo. O efeito predominante ao longo de um grupo é o aumento do número de níveis de energia preenchidos, o que implica um maior afastamento dos eletrões de valência ao núcleo e, consequentemente, um raio atómico maior.

B) Cℓ < Mg, pois são elementos do mesmo período. Ao longo do período prevalece o efeito do aumento da carga nuclear; os eletrões são cada vez mais atraídos para o núcleo, há contração da nuvem eletrónica e, consequentemente, o tamanho dos átomos diminui.

QUÍMICA 10

Proposta de resolução2. A) É o cloro, pois, ao longo de um grupo, os eletrões de valência vão ficando cada vez mais afastados do núcleo, sendo necessária menor quantidade de energia para os remover: a energia de ionização diminui ao longo do grupo.

B) É o magnésio, pois, ao longo de um período, prevalece, de uma forma geral, o efeito do aumento da carga nuclear, o que faz com que os eletrões estejam mais fortemente ligados ao núcleo.Para remover um eletrão e necessário cada vez mais energia: a energia de ionização aumenta ao longo do período.

QUÍMICA 10FORMAÇÃO DE IÕES E REATIVIDADE

DE ELEMENTOS QUÍMICOS

Os elementos do grupo 1 têm grande tendência a perder o seu único eletrão de valência, transformando-se em iões monopositivos (catiões monovalentes).

Os elementos do grupo 2 têm tendência a perder os seus dois eletrões de valência transformando-se em iões dipositivos (catiões divalentes).

QUÍMICA 10

• A reatividade dos metais alcalinos e dos metais alcalino terrosos aumenta ao longo do grupo.

• Quanto mais fácil for a remoção dos eletrões de valência dos átomos de um elemento, mais reativo será o elemento.

QUÍMICA 10

Os elementos do grupo 17, com sete eletrões de valência, têm tendência a captar um eletrão, transformando-se em iões mononegativos (aniões monovalentes).

Os gases nobres (grupo 18) apresentam as orbitais de valência s e p completamente preenchidas, com exceção do hélio que apresenta apenas a orbital s, o que lhes confere grande estabilidade e, portanto, baixa reatividade.

QUÍMICA 10RAIO IÓNICO E RAIO ATÓMICO

Os catiões apresentam raios menores do que os raios dos respetivos átomos.

Os aniões apresentam raios maiores do que os raios dos respetivos átomos.

Comparação do raio do átomo de sódio (raio atómico) com o raio do respetivo catião (raio iónico).

Comparação do raio do átomo de cloro (raio atómico) com o raio dorespetivo anião (raio iónico).

QUÍMICA 10• Átomos e iões com o mesmo número de eletrões e, portanto,

a mesma configuração eletrónica, são chamados partículas isoeletrónicas.

• Na comparação do raio das partículas isoeletrónicas, o efeito predominante é o aumento da carga nuclear, aumentando a atração entre o núcleo e os eletrões.

Comparação do tamanho de partículas isoeletrónicas, em picómetros (pm).

• Quando se comparam partículas isoeletrónicas, quanto maior for a carga nuclear menor será o raio iónico.

QUÍMICA 10

O flúor é um dos mais populares agentes preventivos contra a cárie dentária.1. Indique, justificando, o tipo de ião que o elemento flúor tem tendência a formar e apresente a respetiva configuração eletrónica.2. Compare o raio do ião fluoreto com o raio do átomo de flúor.3. Compare o raio do ião fluoreto com o raio do ião sódio.

Exercício resolvido

QUÍMICA 10Proposta de resolução

1. O flúor é um elemento não metálico do grupo 17. Como apresenta 7 eletrões de valência tem tendência a captar um eletrão, transformando-se num ião mononegativo (anião monovalente), F-, de modo a ficar com a configuração eletrónica do gás nobre que o sucede na Tabela Periódica: 1s2 2s2 2p6.

2. O raio do ião fluoreto (F-) é maior do que o raio do átomo de flúor.Os raios dos aniões são maiores do que os raios dos respetivos átomos, uma vez que ocupam o mesmo número de níveis de energia e a carga nuclear é a mesma, mas possuem mais eletrões, aumentando as repulsões eletrónicas e o afastamento entre os eletrões.

QUÍMICA 10Proposta de resolução

3. O sódio é um elemento metálico do grupo 1 e tem tendência a perder o seu único eletrão de valência, transformando-se num ião monopositivo (catião monovalente), Na+, de modo a ficar com a configuração eletrónica do gás nobre que o antecede na Tabela Periódica: 1s2 2s2 2p6.

9F-: 1s2 2s2 2p6

11Na+: 1s2 2s2 2p6

Assim, porque o ião fluoreto e o ião sódio apresentam a mesma configuração eletrónica, são chamadas partículas isoeletrónicas. Na comparação do raio das partículas isoeletrónicas o efeito predominante é o aumento da carga nuclear, uma vez que o número de níveis de energia preenchidos é o mesmo. Como o sódio tem maior carga nuclear, há maior atração entre o núcleo e os eletrões e, por isso, o seu raio iónico será menor.

QUÍMICA 10

Dos elementos seguidamente apresentados indique, justificando, qual é o menos reativo.A: 1s2 2s2 2p6 3s2 B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Exercício proposto

Proposta de resoluçãoO elemento A é um metal alcalino terroso, pois possui dois eletrões de valência, enquanto B corresponde a um gás nobre, pois tem oito eletrões de valência.

Dos dois elementos, o B é o menos reativo, pois os gases nobres são os elementos quimicamente mais estáveis, uma vez que possuem as orbitais de valência completamente preenchidas com oito eletrões, não tendo tendência a formar iões ou moléculas.