Unidade 1

Alguns conceitos relacionados ao tomo

Desde o modelo proposto por Thomson, sabemos que o tomo um sistema eletricamente neutro, ou seja, o total de cargas positivas igual ao total de cargas negativas. Com a evoluo, introduzida por Rutherford, do modelo atmico, podemos relacionar as cargas eltricas com as partculas constituintes do tomo: os prtons apresentam carga positiva; os eltrons, negativa e os nutrons apresentam carga nula. Assim, num tomo: nmero de prtons = nmero de eltrons.

Nmero Atmico (Z)

A carga do ncleo, ou seu nmero de prtons, a grandeza que caracteriza cada elemento, sendo este nmero denominado nmero atmico.

Z = nmero de prtons

Como num tomo o nmero de prtons igual ao nmero de eltrons, ao ser fornecido o nmero atmico (Z) de um tomo, sero fornecidas duas informaes: o nmero de prtons e o nmero de eltrons. Ento:

Z = p = e

ons

Os tomos apresentam a capacidade de ganhar ou perder eltrons, formando novos sistemas eletricamente carregados, denominados ons. on a espcie qumica que apresenta o nmero de prtons diferente do nmero de eltrons.

Os tomos, ao ganharem ou perderem eltrons, originam dois tipos de ons:

Ctions: formam-se quando um tomo perde um ou mais eltrons, resultando num sistema eletricamente positivo, onde o nmero de prtons maior que o nmero de eltrons. Sua representao, segundo norma da IUPAC (Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada), feita colocando-se acima e direita do smbolo do elemento a quantidade de eltrons perdidos seguida do sinal +. Por exemplo: Fe2+; Ca2+; Na+.

nions: formam-se quando um tomo ganha um ou mais eltrons, resultando num sistema eletricamente negativo, onde o nmero de prtons menor que o nmero de eltrons. Sua representao feita colocando-se acima e direita do smbolo do elemento a quantidade de eltrons ganhos seguida do sinal -. Por exemplo: S2-; N3-; Br-.

Nmero de Massa (A)

Nunca esquecer que a quantidade de carga eltrica do on consequncia da variao do nmero de eltrons

A massa do tomo depende fundamentalmente dos seus prtons e nutrons, j que a massa do eltron desprezvel. Logo, nmero de massa a soma do nmero de prtons (p) com o nmero de nutrons (n) presentes no ncleo de um tomo.

A = p + n

Representao de tomos e ons

Istopos

Um elemento qumico pode ser constitudo por uma mistura de vrios tomos com o mesmo nmero atmico, mas com diferentes nmeros de massa. Esses tomos eram chamados de istopos (iso = mesmo; topos = lugar). Istopos so tomos que apresentam o mesmo nmero atmico (Z) por pertencerem ao mesmo elemento qumico, mas apresentam diferentes nmeros de massa (A). O elemento oxignio (O), por exemplo, formado por uma mistura de trs istopos:

8O16 8O17 8O18

A diferena no nmero de massa produzida pelas diferentes quantidades de nutrons existentes em cada istopo.

Isoeletrnicos

So os tomos e ons que apresentam a mesma quantidade de eltrons.

Exemplo: N3-, O2-, F -, Ne, Na+ so isoeletrnicos

Considerando que o raio a distncia provvel do eltron mais externo ao ncleo, numa srie de isoeletrnicos:

Quanto maior for o nmero atmico maior ser o nmero de prtons e maior ser atrao ncleo-eletrosfera, consequentemente, menor ser o raio atmico.

O tamanho do ction sempre menor que o do tomo que lhe deu origem: mesmo nmero de prtons atraindo um nmero menor de eltrons, portanto, maior atrao e menor raio atmico.

O tamanho do nion sempre maior que o do tomo que lhe deu origem: mesmo nmero de prtons atraindo um nmero maior de eltrons, portanto, menor atrao e maior raio atmico.

Massa Atmica (MA)

Massa Atmica a massa do tomo expressa em u (unidade de massa atmica). Indica quantas vezes a massa do tomo maior que 1/12 da massa do tomo de carbono, que tem nmero de massa igual a 12 (A=12).

a massa dos tomo encontrada na tabela peridica.

Exemplos:

O tomo de Oxignio tem massa de 16u, pois mais pesado 16 vezes em relao 1/12 de um tomo de carbono-12.

O tomo de Hlio possui 4u, ou seja, sua massa o equivalente 1/3 da massa de um tomo de 12C.

Massa Molecular (MM)

A massa molecular a soma das massas atmicas dos tomos que compem uma molcula.

As molculas so espcies qumicas eletricamente neutras constitudas por pelo menos dois tomos de um mesmo elemento ou no.

Exemplos:

H=tomo de hidrognio

H2=molcula do gs hidrognio

H2O=molcula de gua (que tem 2 tomos de hidrognio e 1 tomo de oxignio)

Clculo da massa molecular

Para o clculo da massa molecular devemos multiplicar o nmero de tomos pela sua massa atmica e depois somar as massas de todos os tomos que constituem a molcula.

Exemplo:

C5H10 (massa atmica do carbono=12u, massa atmica do hidrognio=1u)

MM C5H10 = 5*12+10*1=70u

Mol

quantidade de matria de um sistema que contem tantas entidades quantos so os tomos contidos em 12g do carbono-12.

1 mol contm 6,02.1023 entidades

6,02.1023=constante de Avogadro

1mol de tomos contm 6,02.1023 tomos

1 mol de molculas contm 6,02.1023 molculas

1 mol de eltrons contm 6,02.1023 eltrons

1 mol de ons contm 6,02.1023 ons

1 mol de canetas contm 6,02.1023 canetas

Massa Molar (M)

a massa que contm 1 mol ou 6,02.1023 entidades. A massa molar estabelece uma proporo constante entre os valores de massas atmicas dos elementos.

Exemplos:

A massa atmica do oxignio 16 u, portanto, a massa molar do oxignio 16 g/mol.

O mesmo vale para molculas ou frmulas. O gs oxignio (O2) possui massa atmica igual a 32 u (2*16 u); assim, a massa molar desse gs igual a 32 g/mol.

Modelo Atmico

Nveis, Subnveis e Orbitais Cada nvel de energia constitudo por um ou mais subnveis e estes so designados pelas letras minsculas s, p, d, f, g, h, i, j,... Nos 115 elementos conhecidos atualmente encontramos apenas quatro tipos de subnveis: s, p, d e f e estes subnveis tm energias diferentes entre si: s < p < d < f Atravs clculos matemticos e de observaes experimentais, deduziu-se que:

Orbital

a regio do espao onde se tem a mxima probabilidade de encontrar determinado eltron.

Nvel ou Camada Cada uma dessas rbitas permitidas foi denominada nvel ou camada de energia. Dentre os

elementos conhecidos, aquele que contm maior nmero de eltrons apresenta-os distribudos no mximo em 7 camadas, designadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

Subnvel Cada nvel de energia constitudo de vrios subnveis com diferentes energias. Assim, quando um eltron salta de um nvel de energia para outro mais prximo do ncleo, podem ser emitidas diferentes energias, dependendo dos subnveis onde estava o eltron antes e depois do salto.

Pelo princpio de excluso de Pauli, se dois eltrons estiverem num mesmo nvel, em rbitas de mesmo tipo (mesmo subnvel) e num mesmo plano (mesmo orbital), tero necessariamente spins opostos, ou seja, numa mesmo orbital podem existir no mximo dois eltrons. Se tivermos dois eltrons com spins opostos, podemos esperar uma atrao mtua entre eles, como ocorre com dois ms. Assim, quando dois eltrons so introduzidos em um mesmo orbital, eles devem possuir spins opostos, o que acarreta um sistema mais estvel. Ento, um par de eltrons (ou eltrons emparelhados) num orbital no apresenta campo magntico, pois o magnetismo devido ao spin de um eltron anulado pelo magnetismo do eltron de spin oposto. Os tomos que possuem pelo menos um orbital no qual se encontra apenas um eltron (denominado eltron desemparelhado) apresentam campo magntico, pois o magnetismo proveniente do spin do eltron no anulado. Isto explica o fato de algumas substncias serem atradas por ms e outras no: as que possuem eltrons emparelhados no so atradas e as que possuem eltron desemparelhado so. Foram determinados, matematicamente, o nmero de orbitais existentes em cada subnvel e, como cada orbital s pode conter no mximo dois eltrons, temos:

Distribuio dos eltrons na eletrosfera dos tomos A disposio dos eltrons na eletrosfera de um tomo foi proposta por Linus Pauling e denominada configurao eletrnica. Os eltrons ocupam essa eletrosfera sempre da maneira mais estvel, ou seja, na posio de menor energia possvel; assim, os eltrons sempre vo ocupar as regies com menor energia disponvel. A essa situao do eltron, em que ele apresenta a sua menor energia, deu-se o nome de estado fundamental. Para distribuir os eltrons pelos subnveis fundamental considerar que os eltrons devem entrar no tomo segundo a ordem crescente de energia dos subnveis. E deve-se respeitar, tambm, o nmero mximo de eltrons permitido em cada subnvel. Linus Pauling determinou, num diagrama, a ordem crescente de energia os subnveis para os elementos conhecidos, que apresentam no mximo sete nveis de energia e somente 4 subnveis. Este diagrama conhecido por Diagrama de Pauling e permite fazer a configurao eletrnica para os tomos dos 115 elementos conhecidos.

Temos ento, com o auxlio das setas paralelas, a seguinte ordem energtica crescente:

Ao fazermos a distribuio eletrnica utilizando o diagrama de Pauling, anotamos a quantidade de eltrons em cada subnvel no seu lado direito superior. Genericamente, temos:

Por exemplo:

A distribuio eletrnica para o hidrognio (Z=1) : 1s1

A distribuio eletrnica para o oxignio (Z=8) : 1s2 2s2 2p4

A distribuio eletrnica para o sdio (Z=11) : 1s2 2s2 2p6 3s1

Podemos ter, portanto, no s o nmero de eltrons por subnvel, mas tambm o nmero de eltrons por nvel ou camada:

1s2 2s2 2p6 3s1

nvel 1 nvel 2 nvel 3

camada K camada L camada M

n. de eltrons = 2 n. de eltrons = 8 n. de eltrons = 1

K = 2 L = 8 M = 1

O tomo de sdio (Na) tem seus eltrons, no estado fundamental, distribudos em trs nveis de energia, ou seja, trs camadas, sendo que o seu nvel mais externo, denominado nvel ou camada de valncia, o nvel 3 ou camada M.

importante determinar o nmero de eltrons presentes na camada de valncia dos tomos, pois esse nmero indicar no s o comportamento do elemento numa ligao, mas tambm a sua localizao na tabela peridica. Pelo diagrama de Pauling pode-se observar que certos subnveis de camadas mais externas so energeticamente inferiores a alguns subnveis mais internos. o caso da energia do 4s, que inferior do 3d, donde se pode concluir que o subnvel mais energtico nem sempre o mais afastado do ncleo. Por exemplo: A configurao eletrnica do tomo de escndio (Z=21) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1. O subnvel 4s2 aparece antes do subnvel 3d1. No caso do escndio, o subnvel mais energtico o 3d1, apresentando 1 eltron, enquanto que o mais externo o 4s2, com 2 eltrons. A distribuio eletrnica do escndio, por camadas : K = 2; L = 8; M = 9; N = 1. Distribuio eletrnica de ons ons so formados a partir de tomos por ganho ou perda de eltrons, sendo que isso ocorre sempre na camada de valncia (camada mais externa). Ctions ou ons positivos

Nvel ou camada de valncia nvel mais afastado do ncleo e que corresponde sempre a maior valor de n, encontrado na

distribuio eletrnica de um tomo ou de um on.

Como os ctions so formados, a partir dos tomos, pela perda de eltrons, inicialmente devemos fazer a distribuio eletrnica do tomo e, a seguir, "retirar" os eltrons necessrios para formar o ction, sendo que os primeiros eltrons a serem removidos so os da camada de valncia. Exemplos: O tomo de sdio (11Na) origina o ction 11Na+ pela perda de um eltron, o que indicado pelo sinal +. tomo : 11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1 ction : 11 Na+ 1s22s2 2p6 O tomo de ferro (26Fe) origina os ctions 26Fe2+e 26Fe3+ pela perda de 2 e 3 eltrons, respectivamente. tomo : 26Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 ctions : 26Fe2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d6 26Fe3+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d5 nions ou ons negativos Os nions so formados quando os tomos "ganham" eltrons, que iro se "acomodar" na sua camada de valncia. Inicialmente, devemos fazer a distribuio eletrnica do tomo e, a seguir, "acrescentar" os eltrons necessrios para originar o nion. Exemplo: O nion do enxofre (16S2-) formado a partir do tomo de enxofre (16S) pelo "ganho" de 2 eltrons, o que indicado pelo sinal 2- . tomo : 16S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 nion : 16S2- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Os dois eltrons recebidos se acomodam no subnvel incompleto da camada de valncia. Nmeros Qunticos Nmero Quntico Principal (n):

Indica o nvel de energia do eltron, variando de 1 a 7. Quanto maior o nmero quntico principal, maior ser a energia do eltron.

Nmero Quntico Secundrio ou Azimutal ():

Indica o subnvel de energia do eltron, que at o momento varia apenas de zero a 3, conforme os subnveis indicados abaixo:

Nmero Quntico Magntico (m ou m):

Indica a orientao dos orbitais no espao. Omo j foi dito, um orbital a regio do espao ao redor do ncleo atmico onde maior a probabilidade de se encontrar determinado eltron.

Cada subnvel de energia apresenta uma determinada quantidade de orbitais e cada orbital apresenta um formato caracterstico e uma orientao espacial especfica. Alm disso, geralmente representamos um orbital por um quadrado ().

Por exemplo, os orbitais do tipo s possuem uma forma esfrica e, portanto, s possvel uma orientao espacial, sendo representados por apenas um quadrado:

Nmero Quntico Spin (s ou ms):

Indica o sentido da rotao do eltron. Cada eltron comporta-se como um pequeno m, pois eles podem girar num mesmo sentido ou em sentidos opostos e, desse modo, criar campos magnticos que podem se repelir ou se atrair. Essa rotao chamada de spin, que em ingls significa girar. Se tivermos dois eltrons girando em sentidos contrrios (spins opostos), teremos uma atrao entre eles. Mas, se estiverem girando para o mesmo lado (spins iguais), eles iro se repelir.

Devido a isso, se dois eltrons estiverem num mesmo orbital, eles devem ter spins opostos. Cada spin representado por uma seta e por um valor:

ms = -1/2 ou +1/2 ms = ou

Nesse caso, convencionamos que a seta para cima representa o valor -1/2 e que a seta para baixo representa o valor +1/2, mas poderia ser ao contrrio tambm. Tambm por conveno, a seta para cima representar o 1. eltron a ocupar determinado orbital e a seta para baixo indicar o 2. .

importante ressaltar que em cada orbital representado por um quadrado cabem no mximo dois eltrons que devem apresentar spins opostos.

Regra para preenchimento de eltrons num subnvel

Experimentalmente constata-se que os primeiros eltrons a ocupar um subnvel apresentam os menores valores de energia. Isto significa que, por conveno, devem-se colocar setas para cima (), da esquerda para a direita. Ainda, todos os orbitais recebero um eltron e, s depois, que completaremos os orbitais da esquerda para a direita (ordem crescente de energia) com as setas para baixo (). O preenchimento desses quadrados conhecido como Regra de Hund, que assim enunciada:

Agora, vejamos um exemplo para ver como determinar os quatro nmeros qunticos de um determinado eltron. Consideremos o tomo de Escndio, que possui 21 eltrons. Vejamos qual ser o conjunto de nmeros qunticos que ir representar o seu eltron mais energtico:

Regra de Hund Num subnvel, enquanto todos os orbitais na receberem o 1 eltron, nenhum deles receber o 2 O

preenchimento deve ser feito de modo que tenhamos o maior nmero possvel de eltrons desemparelhados.

- Primeiro realizamos a sua distribuio eletrnica e depois a distribuio eletrnica nos orbitais:

21Sc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

CLASSIFICAO PERIDICA Tabela Peridica Atual Na tabela atual, os elementos qumicos esto dispostos em ordem crescente de nmero atmico em 7 linhas horizontais, denominadas perodos, e em 18 colunas verticais, denominadas grupos ou famlias . Perodos ou sries

-1/2 Porque nesse texto foi convencionado seta para cima -1/2.

A localizao dos diversos elementos nos respectivos perodos est relacionada com o nmero de nveis eletrnicos (camadas) dos elementos, ou seja, a ordem do perodo corresponde ao nmero de camadas que os elementos apresentam. Elementos situados num mesmo perodo apresentam mesmo nmero de nveis. Famlia ou grupos A tabela atual constituda por 18 famlias, sendo que cada um delas agrupa elementos com propriedades qumicas semelhantes devido ao fato de apresentarem a mesma configurao eletrnica na sua camada de valncia. Existem, atualmente, duas maneiras de identificar as famlias ou grupos. Uma delas, a mais comum, indicar cada famlia por um algarismo romano seguido das letras A e B, por exemplo, IA, IIA, IIIB e IVB. Essas letras A ou B, indicam a posio do eltron mais energtico nos subnveis. No final da dcada de 80, a IUPAC (Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada) props outra maneira: as famlias devem ser indicadas por algarismos arbicos de 1 a 18, eliminando-se as letras A e B.

Famlias A e Zero Essas famlias so constitudas pelos elementos representativos, sendo que todos esses elementos apresentam o seu eltron mais energtico situado nos subnveis s ou p. Nas famlias de IA a VII , o nmero da famlia indica a quantidade de eltrons existentes na camada de valncia. Por exemplo:

34Se - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 camada de valncia - 4s2 4p4 total de eltrons = 6 Famlia VIA

11 Na - 1s2 2s2 2p6 3s1 camada e valncia - 3s1 total de eltrons = 1 Famlia IA

J a famlia 0 recebeu esse nmero para indicar que a reatividade dos seus elementos em condies ambientes nula. Na sua maioria, os elementos dessa famlia apresentam oito eltrons na camada de valncia. O grupo zero tambm conhecido como VIIIA. Exemplo:

10Ne - 1s2 2s2 2p6 Camada e valncia - 2s2 2p6 total de eltrons = 8 Famlia zero Alm de serem indicadas por nmeros e letras, essas famlias recebem tambm nomes caractersticos.

Algumas caractersticas dos elementos representativos Metais alcalinos: correspondem a 4,8% da superfcie terrestre, incluindo os oceanos e a atmosfera. Por serem muito reativos, no so encontrados isolados, mas formando compostos em minerais ou em sais dissolvidos na gua do mar. Metais alcalino-terrosos: correspondem a 4,16% da crosta terrestre, sendo o clcio e o magnsio os mais abundantes. O rdio raro e muito instvel (radioativo). Por serem muito reativos, no so encontrados isolados, mas combinados, principalmente em forma de silicatos, carbonatos e sulfatos.

Famlia do carbono: constituem 27,7% da crosta terrestre, sendo o silcio, sem dvida, o mais abundante de todos eles, com 27,5%. O carbono o responsvel por toda a vida orgnica sobre a Terra e o silcio, o principal componente da estrutura inorgnica da superfcie terrestre. Famlia do nitrognio: correspondem a 0,33% da superfcie terrestre, incluindo os oceanos e a atmosfera. Seus minerais so principalmente combinaes com oxignio e metais (nitratos, fosfatos, etc.). Calcognios: incluem o elemento mais abundante da Terra: o oxignio, que corresponde a 50,5% em peso da crosta terrestre. Halognios: ocupam posies variadas na abundncia dos elementos na crosta terrestre. O astato extraordinariamente raro: foram identificados apenas traos desse elemento. Todos os halognios so venenosos por seus efeitos corrosivos sobre a pele e os rgos respiratrios. Gases nobres: constituem 1% da atmosfera terrestre, na qual o mais frequente o argnio. O hlio , depois do hidrognio, o elemento mais abundante do Universo; o produto final estvel da fuso nuclear, a fonte de energia do Sol e das estrelas. Famlias B As famlias B, incluindo as duas linhas horizontais separadas do corpo principal da tabela, so constitudas pelos elementos de transio e apresentam seu eltron mais energtico situados nos subnveis d ou f. Os elementos de transio externa ou, simplesmente, elementos de transio, tm como principal caracterstica apresentar o seu eltron mais energtico situado em um subnvel d. Exemplos:

23 V - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 41 Ni - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3 Para os elementos de transio externa, a localizao na famlia ou grupo no feita utilizando o nmero de eltrons da camada de valncia, mas sim o nmero de eltrons existentes no seu subnvel mais energtico (d). Tomando por base a distribuio eletrnica, pela regra, temos a seguinte relao:

Os elementos de transio interna so os elementos que apresentam seu eltron mais energtico situado em um subnvel f. Constituem as sries dos lantandeos actindeos e encontram-se deslocadas do corpo central da tabela, apresentando respectivamente 6 e 7 camadas eletrnicas ; por isso, esto localizadas respectivamente no 6. e 7. perodos. Os lantandeos e os actindeos pertencem ao grupo IIIB, sendo que os lantandeos, localizados no 6. perodo, possuem o subnvel 4f como mais energtico, enquanto os actindeos, localizados no 7. perodo, possuem o subnvel 5f como mais energtico. Lantandeos: 57La, 58Ce, 59Pr.................at 71Lu ( 6. perodo )

Actindeos: 89Ac, 90Th, 91Pa................at 103Lw ( 7. perodo )

Com parando-se a posio dos elementos a Tabela Peridica e os subnveis de maior energia de seus tomos sem levar em conta o nmero de eltrons nesses subnveis, tem-se:

Classificao dos elementos Os elementos qumicos podem ser classificados tambm de acordo com dois critrios: suas propriedades qumicas e fsicas e sua ocorrncia ou no na natureza. As propriedades qumicas dos elementos esto relacionadas com suas distribuies eletrnicas. De acordo com as propriedades fsicas dos elementos, eles so subdivididos em metais, ametais ou no-metais, semimetais, gases nobres e hidrognio. Metais Aproximadamente dois teros dos elementos qumicos conhecidos so metais. As principais propriedades fsicas dos metais so:

Nas condies ambientes so slidos, com exceo do mercrio (Hg), que lquido.

So bons condutores de calor e corrente eltrica. Da o uso de metais no cozimento de alimentos (panelas, assadeiras) e em fios eltricos, geralmente de cobre.

Apresentam o chamado brilho metlico e cor cinzenta, exceo feita ao cobre (avermelhado) e ao ouro (amarelo).

So maleveis, isto , podem ser transformados em lminas.

So dcteis, isto , podem ser transformados em fios.

So densos, de altos pontos de fuso e ebulio.

Formam ons positivos (ctions) devido baixa energia de ionizao.

Ametais ou no-metais Existem somente 11 elementos classificados como ametais, cujo comportamento fsico no muito uniforme, embora apresentem comportamento qumico semelhante. As principais propriedades fsicas dos ametais so:

Nas condies ambientes apresentam-se nos seguintes estados fsicos:

slido C, P, S, Se , I , At; lquido Br; gasoso N , O, F , Cl

So maus condutores de calor e eletricidade.

No apresentam brilho e tm colorao varivel.

Semimetais So em nmero de 7 ( B, Si, Ge, As,Sb, Te, Po) e no possuem propriedades marcantes de metais no-metais. Este grupo pequeno foi separado de forma mais ou menos arbitrria, j que, a variao de propriedades se faz de forma gradual na tabela peridica.

Os semimetais so slidos temperatura ambiente.

O mais usado o silcio (Si), empregado na fabricao de semicondutores.

Hidrognio um elemento atpico, possuindo a propriedade de se combinar com metais, ametais e semimetais. Nas condies ambientes, um gs extremamente inflamvel. Gases Nobres Como o prprio nome sugere, nas condies ambientes apresentam-se no estado gasoso e sua principal caracterstica qumica a grande estabilidade, ou seja, possuem pequena capacidade de se combinarem com outros elementos.

PROPRIEDADES PERIDICAS DOS ELEMENTOS A tabela peridica pode ser utilizada para relacionar as propriedades dos elementos com suas estruturas atmicas, podendo ser de dois tipos: propriedades aperidicas e peridicas. Propriedades aperidicas so aquelas cujos valores variam (crescem ou decrescem) na medida em que o nmero atmico aumenta e que no se repetem em perodos determinados ou regulares enquanto que as propriedades peridicas so aquelas que ora aumentam ora diminuem com o aumento de nmero atmico. Propriedades peridicas

RAIO ATMICO O raio atmico uma caracterstica difcil de ser determinada, pois a eletrosfera de um tomo no tem fronteira definida. De uma maneira geral, podemos dizer que a distncia mdia entre o ncleo e o ltimo nvel eletrnico. medido em angstrons (1angstron=10-10m). Efetivamente, esta medida (do ncleo ao ltimo nvel eletrnico) complicada, j que o nvel uma probabilidade de localizao do eltron. O que se faz usualmente para esta medida medir-se a distncia internuclear (entre dois ncleos de dois tomos iguais) e dividir esta distncia por dois. , portanto, a metade da distncia que separa dois tomos iguais unidos entre si.

AFINIDADE ELETRNICA OU ELETROAFINIDADE

De uma maneira geral, para compararmos o tamanho dos tomos, devemos levar em conta dois fatores:

O nmero de nveis (camadas);

Nmero de prtons

a energia liberada quando um tomo isolado, no estado gasoso, recebe um eltron. Mede o grau de afinidade (atrao) do tomo pelo eltron adicionado.

Quanto menor for o raio atmico, mais perto do ncleo o eltron adicionado estar e mais atrado ele ser.

ELETRONEGATIVIDADE

ELETROPOSITIVIDADE

Ligaes qumicas Quando tomos ou ons derivados destes se unem entre si, dizemos que entre eles se estabeleceu uma ligao qumica. Como a parte mais externa dos tomos a sua eletrosfera e para ocorrer uma ligao qumica necessrio que os tomos ou ons se aproximem, fcil perceber que os eltrons mais externos so os responsveis pelo tipo de ligao qumica que se estabelece, podendo haver formao de agregados inicos ou molculas.

a fora com que um tomo atrai um par de eltrons ao formar uma ligao

a capacidade de um tomo perder eltrons, originando ctions.

As nicas substncias formadas por tomos isolados so os gases nobres. Como no se formam ligaes qumicas entre seus tomos, conclumos que eles j so estveis. Assim, um conjunto formado por tomos isolados de qualquer gs nobre estvel. Mas, um conjunto formado por tomos isolados de outros elementos instvel, e sua estabilizao alcanada atravs da formao de ligaes qumicas, cuja natureza depende das configuraes eletrnicas dos tomos participantes. Existe uma lei geral da natureza segundo a qual todos os sistemas tm tendncia a aumentar a sua estabilidade. Isso pode ser conseguido se os tomos adquirirem a configurao estvel, com oito eltrons na camada de valncia (ou dois, se esta for camada K). A configurao estvel pode ser obtida atravs do compartilhamento de eltrons entre eles ou da transferncia de eltrons de um tomo para o outro. Dessa maneira, formam-se as ligaes qumicas entre os tomos. Valncia Valncia de um tomo o nmero de ligaes que ele deve fazer para alcanar a estabilidade, ou seja, para que alcance oito eltrons na ltima camada. Justamente pelo fato de que o poder de combinao est relacionado com a camada eletrnica mais externa, ela chamada camada ou nvel de valncia. A valncia um nmero puro e indica quantas ligaes um tomo pode fazer. Quando, nessas ligaes, ocorre perda ou ganho de eltrons, com a formao de ons, a valncia chamada de eletrovalncia e vem acompanhada de um sinal que indica a carga do on formado.

Teoria do Octeto Um grande nmero de tomos adquire estabilidade eletrnica quando apresenta oito

eltrons na sua camada mais externa.

Ligao inica ou eletrovalente A ligao inica ocorre, ento, entre elementos que apresentam tendncias opostas, ou seja, necessrio que um dos tomos possua tendncia a perder eltrons e o outro a receber eltrons. Na maioria das vezes, os tomos que perdem eltrons so os metais das famlias IA, IIA e IIIA e os tomos que recebem eltrons so os ametais das famlias VA, VIA e VIIA. O hidrognio apresenta na sua primeira e nica camada, um eltron, atingindo a estabilidade, neste tipo de ligao, ao receber mais um eltron.

Determinao das frmulas dos compostos inicos De uma maneira prtica, para determinarmos a quantidade necessria de cada on na formao da substncia, temos:

Ligao covalente ou molecular Esse tipo de ligao, chamada ligao covalente, ocorre entre tomos com tendncia de receber eltrons. No entanto, como no possvel que todos recebam eltrons, os tomos envolvidos na ligao apenas compartilham um ou mais pares de eltrons da camada de valncia, sem "perd-los" ou "ganh-los" definitivamente. o caso da ligao entre si de ametais, semimetais e hidrognio. Os pares eletrnicos que se formam so constitudos por um eltron de cada tomo e pertencem simultaneamente a ambos os tomos ligados, do mesmo modo que a parede divisria entre dois aposentos contada para cada um deles. Como essa ligao ou valncia comum aos dois tomos, chamada covalncia. Como sempre une tomos na formao de molculas, tambm chamada de ligao molecular.

Frmulas qumicas dos compostos moleculares

Polaridade das ligaes

Reaes Qumicas

Uma reao qumica ocorre quando certas substncias sofrem transformaes em

relao ao seu estado inicial (reagentes). Para que isso possa acontecer, as ligaes entre

tomos e molculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. Como

essas ligaes podem ser muito fortes, geralmente necessria energia na forma de calor para

iniciar a reao.

A ocorrncia de uma reao qumica indicada pelo aparecimento de novas

substncias (produtos), diferentes das iniciais (reagentes). Quando as substncias reagem, s

vezes ocorrem fatos visveis que confirmam a ocorrncia da reao. Dentre eles, podemos

destacar: desprendimento de gs e luz, mudana de colorao e cheiro, formao de

precipitados, aquecimento, resfriamento.

Equaes Qumicas

Cada elemento qumico que compem a Tabela Peridica designado por um smbolo.

Normalmente, o smbolo lembra o nome do elemento.

Por exemplo: cloro = Cl, carbono = C, oxignio = O.

Porm, alguns elementos so to antigos que possuem o seus nomes em Latim, a

lngua universal dos cientistas daquela poca.

Por exemplo: aurum (ouro) = Au, argentum (prata) = Ag, cuprum (cobre) = Cu e plumbum

(chumbo) = Pb.

Observe que os smbolos qumicos sempre apresentam a primeira letra em maiscula

e a segunda em minscula.

As frmulas qumicas surgem quando unimos os elementos qumicos de maneira a

formar as substncias.

Por exemplo: gua = H2O, gs carbnico = CO2, etanol = C2H5OH, glicose = C6H12O6

O ndice numrico indica a composio da substncia. No caso da gua, temos 2 tomos

do elemento hidrognio e 1 tomo do elemento oxignio.

A equao qumica a forma de se descrever uma reao qumica. Os reagentes so

mostrados no lado esquerdo da equao e os produtos no lado direito.

Representao de uma Equao Qumica:

Atravs da Equao Qumica possvel saber o estado fsico do tomo participante da

reao, atravs das letras respectivas entre parnteses: Gs (g), Vapor (v), Lquido (l), Soluo

aquosa (aq), Slido (s), Cristal (c).

Smbolos tambm podem ser utilizados para descrever uma reao:

Catalisadores ou aquecimento:

Formao de um precipitado:

Quando a reao reversvel:

Presena de luz:

Balanceamento das equaes

Por exemplo, para obter a gua, o hidrognio e o oxignio tm que reagir.

H2 + O2 H2O

Um qumico francs muito conhecido chamado Lavoisier elaborou uma lei denominada

"Lei da conservao da massa", que pode ser resumida em uma frase muito famosa:

Se ns aplicarmos esse princpio na equao qumica de formao da gua descrita acima, ser

possvel observar que existem dois tomos de oxignio no lado dos reagentes e apenas um no

lado dos produtos, ou seja, um oxignio ficou perdido. Isso significa que a equao no est

completa, pois no obedece Lei de Lavoisier.

Se multiplicarmos o hidrognio por dois, teremos quatro hidrognios, e, depois, se

multiplicarmos a gua tambm por dois, teremos duas guas.

Reagentes Produtos

"Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma."

2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O(l)

Tambm podemos dividir o oxignio por dois e teremos:

2H2 (g) + 1/2O2 (g) H2O(l)

necessrio sempre verificar se os nmero de tomos o mesmo nos reagentes e nos

produtos, ou seja, se ela est balanceada. Para realizar o balanceamento, temos que colocar

um nmero denominado coeficiente estequiomtrico antes dos smbolos.

Exemplos:

2 tomos de hidrognio

H2O

1 tomo de oxignio

4 tomos de hidrognio

2H2O

2 tomos de oxignio

Exemplo:

H2 + O2 H2O2

Por conveno, quando o coeficiente estequiomtrico for igual a 1, no

necessrio escrev-lo

Para ajustar uma equao qumica usamos unicamente os coeficientes. Em nenhum caso

trocamos os subndices das frmulas. Se fizermos isso vamos alterar a identidade da

substncia.

Embora a equao esteja balanceada, ela no representa a reao qumica da

formao da gua. Ao trocar o subndice do oxignio da gua por dois, trocamos tambm o

composto, obtendo assim a frmula da gua oxigenada.

Algumas equaes so facilmente balanceadas. Isso leva apenas alguns minutos, mas

algumas so um pouco mais complicadas. Para facilitar esse tipo de operao, vamos aplicar o

"mtodo por tentativas". Para isso, basta seguir algumas regras prticas:

Exemplo 1: A combusto do lcool descrita pela seguinte equao qumica

C2H5OH + O2 CO2 + H2O

Devemos comear o acerto pelo elemento que aparea uma s vez de cada lado da

equao (nesse caso temos o carbono e o hidrognio). Portanto, devemos multiplicar o

carbono por 2 e o hidrognio por 3 (ambos nos produtos) para ficarmos com 2 tomos de

carbono e 6 tomos de hidrognio de cada lado da equao. Ento:

C2H5OH + O2 2CO2 + 3H2O

Agora vamos verificar os oxignios. Temos 4 oxignios pertencentes ao CO2 e 3 oxignios da

gua, somando um total de 7 oxignios do lado dos produtos e apenas 3 do lado dos reagentes

(1 tomo de oxignio do C2H6O e 2 tomos do O2) devemose ento multiplicar o oxignio por

trs:

C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

Exemplo 2:

CaO + P2O5 Ca3(PO4)2

Nesse caso, os elementos entre os parnteses so multiplicados pelo nmero 2.

1 - comear com o elemento que aparecer apenas uma vez no lado dos reagentes e no

lado dos produtos.

2 dar preferncia ao elemento que possuir o maior ndice

3 tomos de clcio

Ca3(PO4)2

2 x 1 tomo de fsforo = 2 tomos de P

2 x 4 tomos de oxignio = 8 tomos de O

Temos o clcio (Ca) e o fsforo (P), que aparecem uma vez de cada lado da equao.

Pela regra dois, devemos comear pelo elemento que tiver o maior ndice, nesse caso o clcio

(Ca), que possui ndice 3. Devemos, portanto, multiplicar o clcio do lado esquerdo por 3.

3CaO + P2O5 Ca3(PO4)2

Referncias Bibliogrficas

Ana Paula da Costa Ilhu Fontan. Qumica Geral I Teoria. Cefet, RJ. www.alunosonline.com.br www.mundoeducacao.com

www.cdcc.usp.br

www.brasilescola.com