Chamamos de propriedades periódicas aquelas que encontramos sob um padrão dentro da tabela periódica (de acordo com o número atômico). Tais propriedades estão, com uma exceção, implícitas dentro da forma da tabela, são determinadas de forma comparativa para os elementos.
| Tabela periódica em 2022 com a distinção entre metais e ametais. |
São exemplos a densidade absoluta, o volume atômico, as temperaturas de fusão e ebulição. As propriedades periódicas mais recorrentes são as que apresentadas a seguir:
¬ Número Atômico (Z): é a quantidade de prótons no núcleo do átomo, sendo a identidade de cada elemento, alterar o número atômico significa alterar o elemento químico ao qual um átomo pertence. O número atômico é, portanto, a propriedade periódica mais óbvia, pois o valor de cada elemento se encontra descrito junto ao respectivo símbolo, permitindo-nos reconhecer o seguinte padrão de crescimento:
| Padrão de crescimento do número atômico: De cima pra baixo e da esquerda para a direita. |
Observe com isso que o elemento de menor número atômico é o hidrogênio (H), encontrado no canto superior esquerdo da tabela. O de maior número atômico é o oganessônio (Og), no canto inferior direito. Outro detalhe relevante é uma análise simples que se faz para qualquer elemento:
Comparação do número atômico do cádmio com seus vizinhos.
Tomando o elemento cádmio (Cd) como exemplo, veremos que todos os elementos acima e à esquerda dele apresentam menor número que 48 e estão em vermelho. Por outro lado, todos os elementos abaixo e à sua direita apresentam número atômico maior que 48 e estão em azul. A partir dessa observação, o mesmo procedimento se faz para compararmos a relação entre as demais propriedades periódicas.
Comparação do número atômico do európio com seus vizinhos.
Para o elemento európio fica da maneira como a imagem acima apresenta. Note que os elementos lantanídeos, aos quais o európio pertence, se encontram no sexto período entre as colunas 2 e 3. O mesmo princípio se observa para os actinídeos, mas estes se encontram no sétimo período.
¬ Raio Atômico (RA): é a distância entre o núcleo do átomo e o último elétron ou elétron mais distante da camada de valência. Aumenta de cima para baixo e da direita para a esquerda.
| Padrão de crescimento do raio atômico: de cima pra baixo e da direita para a esquerda. |
De acordo com o padrão estabelecido, os átomos de hélio (He) são os menores e os de frâncio (Fr) são os maiores. O período no qual um elemento está indica quantas camadas seu átomo possui. Átomos com sete camadas pertencem a elementos do sétimo período. Caso dois átomos apresentem o mesmo número de camadas, o desempate se dá pelo número atômico. Quem possui menor quantidade de prótons no núcleo, atrai com menos força os elétrons da última camada, ficando estes mais distantes do núcleo atômico.
Pareceu confuso? Siga o seguinte raciocínio: sabemos lei de Coulomb que a força de natureza elétrica entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas elétricas envolvidas.
| Quantidades de prótons (Z) no núcleo e de elétrons (e⁻) na camada de valência (CV) para os átomos de oito elementos químicos. |
Para este exemplo são listados elementos do segundo período da tabela periódica. Diante disso é correto afirmar que todos os átomos em questão possuem duas camadas e dois elétrons estão na primeira camada. Por isso os números da linha correspondente ao número atômico (Z) são suas unidades maiores que seus correspondentes na linha abaixo, que apresenta a quantidade de elétrons na última camada, também chamada de camada de valência.
Ao analisarmos os produtos entre as quantidades de prótons e as de elétrons, verificamos que eles crescem da esquerda para a direita: 3, para o lítio (Li), 8 para o berílio (Be), 15 para o boro (B), 24 para o carbono (C), 35 para o nitrogênio (N), 48 para o oxigênio (O), 63 para o flúor (F) e 80 para o neônio (Ne). Quanto maior o produto, maior a atração do núcleo pela eletrosfera, mais perto esta fica do núcleo. Por isto o raio cresce da direita para a esquerda.
Se compararmos os átomos de cobre (Cu, Z = 29) e bromo (Br, Z = 35). Ambos os elementos estão no quarto período da tabela periódica, como o bromo está mais à direita, então os átomos dele são menores.
Cu > Br
Se compararmos o magnésio (Mg, Z = 12) e o potássio (K, Z = 19), nem precisamos analisar números atômicos, pois o magnésio está no terceiro período e o potássio está no quarto. Os átomos de potássio são maiores por terem mais camadas.
K > Mg
¬ Raio Iônico (RI): é a distância entre o núcleo do átomo e o último elétron da camada de valência resultante da retirada ou acréscimo de elétrons ao átomo, processo que o transforma em cátion (íon positivo) ou ânion (íon negativo), respectivamente.
O raciocínio se mantém semelhante ao do raio atômico. Apenas deve-se atentar para a situação de compararmos espécies isoeletrônicas, ou seja, que apresentam mesma quantidade de elétrons:
| Um cátion, um ânion e um átomo. Ambos com a mesma quantidade de elétrons, isoletrônicos portanto. |
Acima temos três espécies isoeletrônicas com 10 elétrons cada uma. Note que a espécie de menor número atômico é a de maior raio, ao passo que a de maior número atômico é a de menor raio. Relação causada pela atração entre núcleo e eletrosfera.
O²⁻ > Ne > Na⁺
Caso dois íons aleatórios sejam comparados, o que possuir mais camadas preenchidas, mesmo que parcialmente, será o maior. Caso empatem na quantidade de camadas, o de maior número atômico será o menor, provavelmente. Mas isto depende da quantidade de cargas elétricas dos íons envolvidos.
¬ Potencial (Energia) de Ionização (EI): também chamado energia de ionização, é a energia necessária para retirar-se um elétron de um átomo isolado no estado gasoso. Aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita.
| Padrão de crescimento da energia de ionização: de baixo para cima e da esquerda para a direita. |
X + Energia → X⁺ + e⁻
É de se esperar que o elemento de maior potencial de ionização seja o de menor raio, ou seja, o hélio, localizado no canto superior direito. Da mesma forma que o de menor potencial é o frâncio, localizado no canto inferior esquerdo, por apresentar o maior raio.
Uma situação aleatória comum de se relacionar com esta propriedade é a remoção sucessiva de elétrons de um mesmo átomo. Veja o gráfico abaixo:
O gráfico indica um total de sete elétrons retirados do átomo. Até aqui nada de mais com estas informações. Mas observe a energia de retirada do 5º elétron e a do 6º. Houve um salto considerável. O que faria o sexto elétron cobrar mais energia que o quinto elétron? Acertou quem penso em mudança de camada. Os elétrons pertencem a camadas eletrônicas diferentes. Quanto mais perto do núcleo, mais energia o elétron cobre para sair. Isto significa que o átomo do gráfico pertence à família do nitrogênio, 15 ou 5A. Podendo ser o próprio nitrogênio (N), o fósforo (P) ou qualquer outro dessa família. Pois dizemos que o número da família A denota a quantidade de elétrons na última camada dos átomos do elemento que lá se encontra.
E agora? A qual família pertence o elemento associado ao átomo do gráfico acima?
¬ Eletroafinidade ou Afinidade eletrônica: é a energia liberada por um átomo neutro quando um elétron é adicionado a ele no estado gasoso. Aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita, como o potencial de ionização.
| Padrão de crescimento da eletroafinidade: de baixo para cima e da esquerda para a direita. |
X + e⁻ → X⁻ + Energia
¬ Eletronegatividade: também chamada de caráter ametálico, é a tendência que os átomos possuem de atrair elétrons no seu nível mais externo, na formação de uma ligação com outros átomos. Aumenta de baixo para cima e da esquerda para a direita, como o potencial de ionização e a eletroafinidade.
| Padrão de crescimento da eletronegatividade: de baixo para cima e da esquerda para a direita. |
Mas cabe aqui uma ressalva. A eletronegatividade não vale para os gases nobres, pelo fato de os átomos desses elementos não formarem ligações químicas. Dessa forma, o flúor (F) é o elemento mais eletronegativo e o frâncio (Fr) é o menos eletronegativo.
É importante tomar cuidado com as analogias, mas pense na ligação química covalente como um cabo de guerra, o átomo mais eletronegativo é o mais forte e atrai para si os elétrons com mais intensidade que o outro. No setor de ligações químicas esta propriedade será abordada novamente e com mais exemplos. No momento tenha em mente uma ordem de eletronegatividade para os ametais mais presentes em atividades do tipo:
| Ordem de crescimento da eletronegatividade para os ametais mais recorrentes. |
Ao procurar a imagem para preencher esta parte eu encontrei esta aqui com uma frase ligeiramente diferente da qual estou acostumado (sublinhado vermelho). Use a que mais gostar.
¬ Eletropositividade: também chamada de caráter metálico, é a tendência que os átomos possuem de ceder elétrons de seu nível mais externo, na formação de uma ligação com outros átomos. Aumenta de cima para baixo e da direita para a esquerda, da mesma maneira que o raio atômico.
| Padrão de crescimento da eletropositividade: de cima pra baixo e da direita para a esquerda. |
Assim como no raio atômico, os átomos de frâncio são os mais eletropositivos. Mas como esta propriedade não se aplica aos gases nobres, cabe ao flúor o posto de elemento menos eletropositivo.
¬ Volume Atômico (VA): é o volume ocupado por 1 mol de átomos de um determinado elemento quando no estado sólido. Aumenta de cima para baixo e do centro para as extremidades.
Muitas pessoas se esquecem de que esta propriedade só vale para as substâncias simples, aquelas constituídas por um único elemento. Quanto maiores são os átomos de um elemento, mais espaçados eles ficam, por isso o volume cresce de cima para baixo. No centro os volumes não menores por questões de arranjo dos átomos dentro da substância. Como se fossem as cadeiras de alunos dentro de uma sala. Dependendo de como se distribui, cabem mais ou menos. Se for para aula ou para prova.
¬ Densidade Absoluta (D): também chamada de massa específica, é a relação existente entre a massa e o volume ocupado pelas substâncias simples (no estado sólido) formadas pelos elementos. Aumenta de cima para baixo e das extremidades para o centro.
Novamente só vale para as substâncias simples, sendo o ósmio (Os) o de substância mais densa entre os elementos químicos naturais, com 22,61 g/cm³. Não sendo possível medir esta propriedade para os artificiais, se fosse possível, provavelmente seria o Hássio o mais denso.
¬ Pontos de Fusão e Ebulição: indicam, respectivamente, as temperaturas em que as substâncias simples formadas pelos elementos se fundem ou entram em ebulição. Aumentam de cima para baixo (exceto nas colunas 1,2, 12, 13 e 14, onde aumentam de baixo para cima) e das extremidades para o centro.
Atividades:
De posse de todos esses dados, você é capaz de determinar:
a) o metal com o menor raio atômico?
b) o ametal de maior raio atômico?
c) o metal mais eletronegativo?
d) o ametal menos eletronegativo?
É isso aí... alguma dúvida ou sugestão, comenta aí... até a próxima.
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