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1.1 Metais e Ligas Metálicas Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos Elementos

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Page 1: Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos Elementosdulce-campos.com/.../10/...sobre-a-Tabela-Periódica-dos-Elementos.pdf · A afinidade electrónica é a energia em jogo no processo:

1.1 Metais e Ligas Metálicas

Um outro olharsobre a

Tabela Periódicados

Elementos

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Os elementos metálicos na Tabela Periódica (blocos s, p, d, f)

Uma representação é o agrupamento dos elementos em blocos, onde se pretende realçar o tipo de orbitais em preenchimento para estes.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os elementos metálicos na Tabela Periódica (blocos s, p, d, f)

Outra representação é a que salienta uma das classificações possíveis para o conjunto de elementos que a compõem: elementos "metálicos",elementos "semimetálicos" (ou metalóides como são conhecidos também), elementos "não metálicos",

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os elementos metálicos na Tabela Periódica (blocos s, p, d, f)

E como distinguir os metais dos não-metais?– o tipo de iões mais vulgares que os metais e os não-metais formam.– sobressaem os iões positivos na zona dos metais e os iões negativos na zona

dos não-metais.– Os "elementos metálicos" formam, predominantemente, iões positivos e os

"elementos não metálicos" iões negativos.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os elementos metálicos na Tabela Periódica (blocos s, p, d, f)

E por que será que ísto acontece?– A Energia de ionização (www.iupac.org/goldbook/103199.pdf)

Para um átomo M, a primeira ionização traduz-se por:

M(g) → M+(g) + e- Ei > 0

"Energia de ionização (Ei) é a energia mínima necessária para ejectaruma mole de electrões de uma mole de átomos neutros, no estado gasosoe fundamental (T= 0 K), de modo a formar uma mole iões positivos."

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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A Energia de ionização

– é sempre um processo endotérmico, pelo que a energia de ionização (Ei) é sempre positiva.

– um átomo tem tantas energias de ionização quantos os electrões que esse átomo comporta e de valores sucessivamente crescentes.

– Para o mesmo átomo M, a segunda ionização traduz-se por:

M+(g) → M2+ (g) + e- E2 > E1 > 0

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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A Energia de ionização

Como será que a energia de ionização varia ao longo da Tabela Periódica?

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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A Energia de ionizaçãoComo será que a energia de ionização varia ao longo da Tabela Periódica?

Os metais apresentam valores baixos de energia de ionização e os não-metais apresentam valores mais elevados.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Afinidade electrónicawww.iupac.org/goldbook/E01977.pdf

A afinidade electrónica é a energia em jogo no processo:

M(g) + e- → M-(g)Qto mais energia libertada mais estável é o anião em relação ao átomo.

"Afinidade electrónica (Eea) é a energia libertada (Einicial - Efinal) quando se adiciona uma mole de electrões a uma mole

de átomos neutros no estado gasoso (T= 0 K) e fundamental."

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Afinidade electrónica

A afinidade electrónica aumenta em valor absoluto e ao longode um período dos metais para os não-metais (com algumas excepções).

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Diferenças fundamentais entre metais e não-metais

metais apresentam baixos valores de energia de ionização e de afinidade electrónica;

os não-metais apresentam altos valores absolutos para a afinidade electrónica e para a energia de ionização.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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RESUMINDO

APSA 2 – Propriedades periódicas dos elementos: Ei e Eea

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os Metais de Transição: a especificidade das orbitais d

O que são elementos semimetálicos da Tabela Periódica?

– são aqueles que apresentam, simultaneamente, propriedades características dos elementos metálicos e dos elementos não metálicos.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os Metais de Transição: a especificidade das orbitais d

E o que é um elemento de transição?

– Os 38 elementos nos grupos 3 a 12 da Tabela Periódica

– Como todos os outros metais, os elementos de transição são maleáveis e dúcteis e conduzem a electricidade e o calor.

– Os seus electrões de valência, ou os electrões que eles utilizam para se combinarem com outros elementos, encontram-se em mais do que um nível de energia.

– Razão pela qual estes elementos apresentam muitas vezes vários estados de oxidação.

– o ferro, o cobalto e o níquel, que são os únicos elementos conhecidos que dão origem a campos magnéticos.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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A - Estrutura electrónica dos elementos de transição

Elemento de transição e elemento do bloco d não significam a mesma coisa

Então, o que serão elementos do bloco d?– Elementos da TP aos quais corresponde o preenchimento das

orbitais d

Então, o que são elementos de transição?– Elementos que formam um ou mais iões estáveis e que tem

orbitais d incompletas (ou em preenchimento)

NEM TODOS OS ELEMENTOS DO BLOCO D SÃO ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Relembremos

18Ar - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

mas

19K - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

20Ca - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Só depois da orbital 4s estar completa é que se começava a

preencher as 3d

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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As configurações electrónicas dos elementos do bloco drepresentados são:Sc - [Ar] 3d14s2 Mn - [Ar] 3d54s2 Ni - [Ar] 3d8 4s2

Ti - [Ar] 3d24s2 Fe - [Ar] 3d64s2 Cu - [Ar] 3d104s1

V - [Ar] 3d34s2 Co - [Ar] 3d74s2 Zn - [Ar] 3d104s2

Cr - [Ar] 3d54s1

O padrão de preenchimento não é totalmente cumprido e é quebrado nocrómio e no cobre (não existe a configuração [Ar] 3d44s2 nem a[Ar] 3d94s2).

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Serão todos estes elementos de transição?

Com base na definição, “Elementos que formam um ou mais iões estáveis e que

tem orbitais d incompletas (ou em preenchimento)”

Escândio, Sc - [Ar] 3d14s2

- forma iões Sc3+ ([Ar]) não tem electrões d- logo não é elemento de transição

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Serão todos estes elementos de transição?

Zinco, Zn - [Ar] 3d104s2

- forma iões Zn2+ ([Ar] 3d10) tem as orbitais d totalmente preenchidas

- logo não é elemento de transição

Cobre, Cu - [Ar] 3d10 4s1

- forma iões Cu+ ([Ar] 3d10 ) e Cu2+ ([Ar] 3d9 )- o cobre é efectivamente um elemento de transição

porque, pelo menos o ião Cu2+, tem uma orbital d incompleta.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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B - Iões dos metais de transição

Energias das orbitais em átomos polielectrónicos -Vimos que a orbital 4s é preenchida primeiro que as 3d.

-Contudo a orbital 4s comporta-se como a mais externa, a orbital de energia mais elevada.

-A ordem inversa das orbitais 3d e 4s apenas se aplica na "construção" do preenchimento das orbitais do átomo.

-Em todas as outras situações('), os electrões das orbitais 4s são tratadoscomo os mais externos e, portanto, os primeiros a serem perdidos.

(‘) Não há explicação para esta situação. É uma daquelas evidências que se têm de aceitar. É preciso recordar que logo que se tenha a estrutura electrónica para qualquer um destes átomos, os electrões da orbital 4s passam a ser os electrões mais externos.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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B - Iões dos metais de transiçãoExemplos da estrutura electrónica de alguns iões

Para o ião Co2+:– Co - [Ar] 3d74s2

– Co2+ - [Ar] 3d7 ⇒ o ião Co2+ forma-se pela perda dos dois electrões da orbital 4s.

Para o ião V3+:– V - [Ar] 3d34s2

– V3+- [Ar] 3d2 ⇒ o ião V3+ forma-se pela perda dos dois electrões da orbital 4s, em primeiro lugar, e depois por um electrão 3d.

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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B - Iões dos metais de transição

E quantas orbitais d existem?As orbitais d correspondem a l = 2. (Recordar 10.°ano: l = 0, orbital tipo s; l = 1, orbital tipo p; l = 2, orbital tipo d).

Quando l = 2 = m, (número quântico magnético) pode tomar valores de:

- 2 , -1 , 0 , +1 , +2

5 valores de ml ⇒ 5 orbitais d

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Para saber mais…1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os Metais de Transição Interna e as orbitais f

O que são elementos de transição interna?

Elementos de transição interna, os actinídeos e os lantanídeos, fazem parte do bloco f

Bloco em que as orbitais f estão em preenchimento

Estas orbitais ocorrem pela primeira vez no nível n = 4 e é de esperar que tenham formas ainda mais complexas do que as orbitais d

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Os Metais de Transição Interna e as orbitais f

E quantas orbitais f existem?

As orbitais f correspondem a l = 3.

Quando l = 3 ⇒ ml (número quântico magnético) pode tomar valores de:

-3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3

7 valores de ml ⇒ 7 orbitais f

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica

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Para saber mais…

As 7 orbitais f têm orientações diferentes no espaço e podem apresentar a seguinte representação

APSA 3 – Um outro olhar sobre a Tabela Periódica dos elementos

1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica