Tabela Periódica Rodrigo Garcia Química 1ª Série EM Abril, 2015 Big Bang: origem dos elementos químicos O Big Bang é o momento da explosão que deu origem ao Universo, entre 12 e 15 bilhões de anos atrás. A evolução do Universo teve início logo após a explosão de uma bola de matéria compacta, densa e quente, com um volume aproximadamente igual ao volume do nosso sistema solar. Esta evolução é consequência das reações nucleares entre as partículas fundamentais do meio cósmico, cujo efeito mais importante foi a formação dos elementos químicos. 2 Origem dos elementos químicos Os elementos químicos mais leves foram formados logo nos primeiros segundos após o Big Bang. Já os mais pesados, como o lítio, foram sintetizados nas estrelas. Durante os últimos estágios da evolução estelar, muitas das estrelas compactas queimaram e formaram o carbono (C), o oxigênio (O), o silício (Si), o enxofre (S) e o ferro (Fe). 3 A história da tabela periódica Embora os elementos, tais como ouro (Au), prata (Ag), estanho (Sn), cobre (Cu), chumbo (Pb) e mercúrio (Hg) fossem conhecidos desde a antiguidade, a primeira descoberta científica de um elemento ocorreu em 1669, quando o alquimista Henning Brand descobriu o fósforo. http://www.seilnacht.com/Lexikon/wright1.JPG 4 A história da tabela periódica Com o aumento do número de elementos descobertos, os cientistas iniciaram a investigação de modelos para reconhecer as propriedades e desenvolver esquemas de classificação. 5 As primeiras tentativas Antoine-Laurent Lavoisier foi o primeiro cientista que se preocupou em agrupar os elementos químicos. Agrupou todos os elementos químicos conhecidos na época, construindo a primeira tabela periódica Os elementos foram reunidos em quatro grupos: os gases, como o oxigênio e o azoto; os ácidos, como o enxofre e o cloro; os metais, como a prata, o cobalto, o cobre, o chumbo e o zinco; e os terrosos. 6 Lavoisier 7 As primeiras tentativas A lista de elementos químicos, que tinham suas massas atômicas conhecidas, foi preparada por John Dalton no início do século XIX. Os elementos estavam ordenados em ordem crescente de massa atômica, cada um com suas propriedades e seus compostos. Os químicos, ao estudar essa lista, concluíram que ela não estava muito clara. Os elementos cloro, bromo e iodo, que tinham propriedades químicas semelhantes, tinham suas massas atômicas muito separadas. 8 Dalton 9 As primeiras tentativas Em 1829, Johan Döbereiner teve a primeira ideia, com sucesso parcial, de agrupar os elementos em tríades, com propriedades químicas muito semelhantes. Inicialmente ele observou que no cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba), a massa atômica do elemento central era a média das massas atômicas dos dois outros elementos químicos, o cálcio e o bário. E também observou o mesmo efeito para outras “Tríades”, como por exemplo, Li/Na/K, Cl/Br/I e S/Se/Te. 10 Döbereiner Cloro Bromo Iodo 11 As primeiras tentativas Em 1862, o geólogo francês Alexandre Chancourtois, dispôs os elementos químicos por ordem crescente das suas massas atómicas, numa linha espiralada, de 45º graus, traçada sobre a superfície lateral de um cilindro. Os elementos químicos colocados na mesma linha vertical apresentavam propriedades químicas semelhantes. 12 Chancortouis 13 As primeiras tentativas Em 1864, o inglês John Newlands ao ordenar os elementos químicos na ordem crescente das massas atômicas, em linhas horizontais, contendo cada linha apenas sete elementos, fez uma curiosa comparação. Como ele era um amante da música pensou que como existem sete notas musicais e a oitava é sempre uma repetição da nota de partida, o mesmo também aconteceria com os elementos químicos. 14 Newlands Dó 1 Hidrogênio Dó 8 Flúor Ré 2 Lítio Ré 9 Sódio Mi 3 Berílio Mi 10 Magnésio Fá 4 Boro Fá 11 Alumínio Sol 5 Carbono Sol 12 Silício Lá 6 Nitrogênio Lá 13 Fosfato Si 7 Oxigênio Si 14 Enxofre 15 Tabela Periódica Atual Após sucessivos trabalhos na área e de novos elementos sendo descobertos, em 1869, Lotar Meyer (1839-1895), na Alemanha, e Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907), na Rússia, apresentaram classificações periódicas que se tornaram as reais precursoras das tabelas atuais. 16 Tabela Periódica Atual Julius Lothar Meyer, em 1860, procurou calcular o volume atômico dos elementos químicos descobertos até então, que eram 63. E em 1870, Meyer mostrou a relação da periodicidade entre volume atômico e massa atômica, desenhando um gráfico destas propriedades. 17 Meyer Meyer fez uma tabela tomando como base o volume atômico dos elementos, entretanto não chegou a fazer distinção entre elemento e compostos simples, não corrigiu as massas atômicas relativas e também não previu as propriedades dos 18 elementos que ocupariam os lugares vazios. Tabela Periódica Atual Em 1869, Mendeleev criou uma carta para cada um dos 63 elementos conhecidos. Cada carta continha o símbolo do elemento, a massa atômica e suas propriedades químicas e físicas. Colocando as cartas em uma mesa, organizou-as em ordem crescente de suas massas atômicas, agrupandoas em elementos de propriedades semelhantes. Formou-se então a tabela periódica. 19 Mendeleev 20 A descoberta do número atômico Em 1913, o cientista britânico Henry Moseley descobriu que o número de prótons no núcleo de um determinado átomo era sempre o mesmo. Quando os átomos foram arranjados de acordo com o aumento do número atômico, os problemas existentes na tabela de Mendeleev desapareceram. Devido ao seu trabalho, a tabela periódica moderna está baseada no número atômico dos elementos. 21 As últimas modificações O cientista Glenn T. Seaborg foi um dos que mais contribuiu para reescrever a tabela periódica dos elementos químicos . Seaborg foi de grande importância na descoberta e desenvolvimento de novos elementos químicos, como por exemplo, o plutônio, amerício, cúrio, berquélio, califórnio, einstéinio, férmio, mendelévio e o nobélio. Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídeos. 22 Tabela Periódica 23 Tabela Periódica A tabela periódica atual tendo por base a lei periódica e é organizada em linhas e colunas, sendo as linhas chamadas de períodos, que são 7, e as colunas chamadas de grupos, que são 18. 24 Classificação dos elementos Períodos: são as linhas horizontais que aparecem nas tabelas. Indicam quantas camadas eletrônicas um elemento químico possui. Sendo assim, quando encontramos um elemento químico no quarto período, sabemos que ele possui quatro camadas eletrônicas. Grupos ou famílias: são as linhas verticais que aparecem na tabela. Os elementos de um mesmo grupo apresentam propriedades químicas semelhantes. Nas colunas A, o número de elétrons na última camada eletrônica é igual ao próprio número da coluna. O nitrogênio, por exemplo, está na coluna 5A e a sua última camada eletrônica tem 5 elétrons. 25 26 Metais Apresentam brilho quando polidos; Sob temperatura ambiente, apresentam-se no estado sólido, a única exceção é o mercúrio, um metal líquido; São bons condutores de calor e eletricidade; São resistentes maleáveis e dúcteis. 27 Metais 28 Ametais Existem nos estados sólidos (iodo, enxofre, fósforo, carbono) e gasoso (nitrogênio, oxigênio, flúor); a exceção é o bromo, um não-metal líquido; Não apresentam brilho, são exceções o iodo e o carbono sob a forma de diamante; Não conduzem bem o calor a eletricidade, com exceção do carbono sob a forma de grafite; Geralmente possuem mais de 4 elétrons na última camada eletrônica, o que lhes dá tendência a ganhar elétrons, transformando-se em íons negativos (ânions). 29 Ametais 30 Gases Nobres Elementos químicos que dificilmente se combinam com outros elementos – hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio e radônio. Possuem a última camada eletrônica completa, ou seja, 8 elétrons. A única exceção é o hélio, que possui uma única camada, a camada K, que está completa com 2 elétrons. 31 Gases Nobres 32 Hidrogênio Apresenta propriedades muito particulares e muito diferentes em relação aos outros elementos. Por exemplo, tem apenas 1 elétron na camada K (sua única camada) quando todos os outros elementos têm 2. 33 Hidrogênio 34 Curiosidades Chamam-se cisurânicos os elementos artificiais de Z menor que 92 (urânio): Astato (At); Tecnésio (Tc); Promécio (Pm). Chamam-se transurânicos os elementos artificiais de Z maior que 92: são todos artificiais. Elementos radioativos: do Bismuto (Bi) em diante, todos os elementos conhecidos são naturalmente radioativos. 35