1.1 Metais e Ligas Metálicas
Um outro olhar
sobre a
Tabela Periódica
dos
Elementos
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
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
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
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)
"Energia de ionização (Ei) é a energia mínima necessária para ejectar
uma mole de electrões de uma mole de átomos neutros, no estado gasoso
e fundamental (T= 0 K), de modo a formar uma mole iões positivos."
Para um átomo M, a primeira ionização traduzse por:
Ei > 0
M(g) → M+(g) + e-
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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 traduzse por:
M+(g) → M2+ (g) + e-
E2 > E1 > 0
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
A Energia de ionização
Como 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
Afinidade electrónica
www.iupac.org/goldbook/E01977.pdf
"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."
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.
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
Afinidade electrónica
A afinidade electrónica aumenta em valor absoluto e ao longo
de um período dos metais para os não-metais (com algumas excepções).
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
RESUMINDO
APSA 2 – Propriedades periódicas dos elementos: Ei e Eea
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
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
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
Relembremos
2 2s2 2p6 3s2 3p6
Ar
1s
18
mas
2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
K
1s
19
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
As configurações electrónicas dos elementos do bloco d
representados 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 no
crómio e no cobre (não existe a configuração [Ar] 3d44s2 nem a
[Ar] 3d94s2).
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
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
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 comportase 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 tratados
como 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
B - Iões dos metais de transição
Exemplos 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
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
Para saber mais…
1.1.2 Um outro olhar sobre a tabela periódica
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
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
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