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.
PROPRIEDADES PERIÓDICAS DOS
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
RAIO ATÓMICO
Distância média entre o centro do
núcleo e os eletrões que se situam na
camada mais afastada do próprio
núcleo.
Representação do raio atómico obtido a
partir de uma molécula diatómica
homonuclear.
ENERGIA DE IONIZAÇÃO
Energia 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.
Diminui ao longo do período,
devido ao aumento da carga nuclear.
Aumenta ao longo
do grupo, devido ao
aumento do número
de níveis de energia
preenchidos.
Variação do raio atómico dos elementos dos blocos s e p ao
longo dos grupos e dos períodos da Tabela Periódica.
Aumenta ao longo do período,
devido ao aumento da carga nuclear.
Diminui ao longo
do grupo, devido ao
aumento do número
de níveis de energia
preenchidos.
Variação da energia de ionização (em kJ mol–1) ao longo dos
grupos e dos períodos da Tabela Periódica.
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).
Relacionando as duas propriedades estudadas, pode
concluir-se que, à medida que aumenta o raio atómico
diminui a energia de ionização.
Exercício resolvido
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.
Proposta 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. Logo
raio 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
Proposta 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).
Exercício proposto
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.
Proposta de resolução
1. 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.
Proposta de resolução
2. 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.
FORMAÇÃO DE IÕES E REATIVIDADE
DE ELEMENTOS QUÍMICOS
Os elementos do grupo 1
têm grande tendência a
perder o seu único eletrão
de valência, transformandose 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).
• 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.
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.
Os elementos do grupo 17, com sete
eletrões de valência, têm tendência a
captar um eletrão, transformando-se
em iões mononegativos (aniões
monovalentes).
RAIO IÓNICO E RAIO ATÓMICO
Os catiões apresentam
raios menores do que
os raios dos respetivos
átomos.
Comparação do raio do átomo de sódio (raio atómico) com
o raio do respetivo catião (raio iónico).
Os aniões apresentam
raios maiores do que
os raios dos respetivos
átomos.
Comparação do raio do átomo de cloro (raio atómico) com o raio do
respetivo anião (raio iónico).
• 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.
Exercício resolvido
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.
Proposta 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.
Proposta 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.
1s2 2s2 2p6
+
2
2
6
11Na : 1s 2s 2p
9F
-:
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.
Exercício proposto
Dos elementos seguidamente apresentados indique, justificando,
qual é o menos reativo.
A: 1s2 2s2 2p6 3s2
B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Proposta de resolução
O 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.