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Anomalias nas propriedades periódicas e outras propriedades
periódicas: PF/PE, densidade e reatividade
Resumo
Algumas propriedades periódicas possuem exceções ou inconsistências. Para dominar as propriedades
periódicas, é preciso conhecer também essas exceções.
Eletronegatividade
A tendência é que a eletronegatividade aumente da esquerda para a direita da tabela periódica. Isto é verdade
mas esta tendência não inclui os gases nobres. Isto quer dizer que o flúor possui a maior eletronegatividade,
não o neônio ou o hélio. Isto ocorre porque a eletronegatividade é definida apenas para átomos participando
em uma ligação química. Como os gases nobres não formam ligações, eles não possuem eletronegatividade.
É possível forçar ligações no xenônio (Xe) e no criptônio (Kr) a altas temperaturas e pressões com o flúor,
portanto algumas tabelas listam valores de eletronegatividade para estes elementos, mas estes valores não
têm muita importância.
Energia de Ionização
De acordo com o esperado para a energia de ionização dentro de um mesmo período, esta propriedade deve
aumentar com o número atômico, ou seja, aumentar da esquerda para a direita, como mostra o gráfico
abaixo, à esquerda. Na verdade, este gráfico está incorreto. O que apresenta os valores reais de E.I. para
esses elementos é o da direita.
Os elementos boro e oxigênio apresentam energia de ionização menor que seus antecessores.
A explicação para isto tem a ver com as configurações eletrônicas. Por motivos de simetria, os orbitais p, d
e f são mais estáveis quando estão totalmente preenchidos ou totalmente semipreenchidos, isto é, quando
possuem seu número máximo de elétrons ou metade deles.
A configuração eletrônica do nitrogênio é 1s
2
2s
2
2p
3
, com o orbital p de valência com 3 elétrons, que é
especialmente estável.
O oxigênio possui a configuração 1s
2
2s
2
2p
4
, com um elétron a mais que a configuração mais estável. Isto faz
com que a retirada de um elétron deste elemento crie estabilidade, então seja mais favorecida que para o
nitrogênio, o qual perderia sua estabilidade. Desta forma, a energia de ionização do oxigênio é menor que a
do nitrogênio, contrariando a tendência de aumento com o número atômico.
Afinidade eletrônica
A tendência da afinidade eletrônica é aumentar da esquerda para a direita no mesmo período. O gráfico
esperado para a variação de A.E. no segundo período é representado abaixo, à esquerda. Novamente, o
gráfico correto não coincide com o esperado:
É possível notar que a A.E. do nitrogênio é menor que a do carbono e que a do neônio não é só menor que a
do seu antecessor, flúor, mas menor também que a do lítio.
A explicação também tem a ver com as configurações eletrônicas: A configuração do carbono é 1s
2
2s
2
2p
2
com um elétron a menos que a configuração estável (orbital p semi-preenchido) do nitrogênio: 1s
2
2s
2
2p
3
A adição de um elétron ao carbono o torna mais estável, provocando a liberação de mais energia no
processo. Quando um elétron é adicionado ao nitrogênio, tornando-o instável, a liberação de energia é
menor.
Ao adicionar um elétron ao neônio, é destruída a grande estabilidade de um gás nobre e o elétron é
adicionado a uma camada de energia maior (menos estável). Como resultado, a energia liberada no processo
é muito pequena. Na verdade, a maioria dos gases ideais requerem que se forneça energia para que aceitem
um elétron.
Outras propriedades
Ponto de fusão/ebulição
As duas propriedades têm a ver com a força das interações entre os átomos dos elementos. Quanto mais
fortes forem essas forças, maior a temperatura em que ocorrerá mudança de fase.
As tendências que se observa são:
- Metais tem altos PF e PE devido ao fato de as ligações metálicas serem mais fortes que as ligações
covalentes, predominantes entre os ametais, que tipicamente formam moléculas apolares;
- Entre os metais, os de maiores PF e PE são os que se encontram no centro da tabela periódica. A
quantidade de elétrons desemparelhados na sua distribuição eletrônica permite formação de ligações
metálicas mais fortes;
Exercícios
1. Na premiação das Olimpíadas, o primeiro, o segundo e o terceiro colocados em cada competição
recebem, respectivamente, medalha de ouro (Au),de prata (Ag)e de bronze. Sabe-se que o bronze é
uma liga metálica formada, entre outros elementos químicos, por cobre (Cu)e estanho(Sn).
Considerando os metais citados, escreva o símbolo daquele que possui maior massa atômica e o
nome daquele que pertence ao grupo 14 da tabela de classificação periódica.
Em seguida, apresente duas fórmulas: a do cátion divalente do metal de menor raio atômico do grupo
11 da tabela de classificação periódica e a do cloreto composto pelo metal correspondente à medalha
da segunda colocação.
Dado :
2. A tabela periódica pode ser utilizada para relacionar as propriedades dos elementos com suas
estruturas atômicas; essas propriedades podem ser aperiódicas e periódicas. As propriedades
periódicas são aquelas que, à medida que o número atômico aumenta, assumem valores semelhantes
para intervalos regulares, isto é, repetem-se periodicamente.
O gráfico ao lado mostra a variação de uma dessas propriedades: a energia de ionização do 1ºelétron,
em e V., para diferentes átomos.
Com base no gráfico e em conhecimentos de Química, responda aos itens a seguir.
a) Como se explicam os elevados valores de energia de ionização para os elementos de número
atômico de 2, 10 e18?
b) No intervalo entre Z = 3 e Z =10,observa-se aumento da energia de ionização. Como se explica
esse aumento da energia?
c) Por que o elemento de número atômico 19 apresenta o menor potencial de ionização entre os
elementos representados?
d) Que número atômico, entre os elementos apresentados no gráfico, tem maior tendência a formar
um ânion?
3. Os metais alcalinos reagem violentamente com água por reações de deslocamento, produzindo um
composto iônico e um gás combustível. A reatividade desses metais varia no grupo em função do
número de camadas eletrônicas.
Compare as reatividades dos metais lítio e potássio. Justifique sua resposta com base no número de
camadas eletrônicas.
4. O processo de deposição de filmes finos de óxido de índio-estanho é extremamente importante na
fabricação de semicondutores. Os filmes são produzidos por pulverização catódica com
radiofrequência assistida por campo magnético constante.
Considere as afirmativas abaixo:
I. O índio é um mau condutor de eletricidade.
II. O raio atômico do índio é maior que o do estanho.
III. A densidade do índio é menor que a do paládio.
IV. O ponto de fusão do índio é maior que o do gálio.
Analisando as afirmativas acima, conclui-se que
a) todas estão corretas.
b) apenas a II e a III estão corretas.
c) apenas a II, a III e a IV estão corretas.
d) apenas a I e a III estão corretas.
e) apenas a IV está correta.
9. Com relação às propriedades periódicas dos elementos, assinale o que for correto.
(01) Em um mesmo período o raio atômico aumenta com o número atômico devido ao aumento da
repulsão eletrostática ocasionada pelo aumento do número de elétrons.
(02) Os elementos de maior tamanho (volume) e menor densidade na Tabela Periódica são os metais
alcalinos.
(04) Em um mesmo período, a energia de ionização aumenta dos metais alcalinos para os gases
nobres, porque o raio atômico diminui neste sentido.
(08) Os não metais formam ânions com mais facilidade que os metais porque, em um mesmo período,
estes apresentam uma afinidade eletrônica maior.
(16) Em um mesmo grupo (ou família) da Tabela Periódica, o raio atômico cresce com o aumento do
número atômico. Isto ocorre porque o número de níveis de energia nos quais se distribuem os
elétrons aumenta de cima para baixo no grupo.
Soma: ( )
10. Mediante consulta à tabela periódica, assinale o que for correto sobre o elemento químico que possui
a configuração eletrônica
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
4
(01) É um elemento de transição cujos números quânticos principal e secundário do elétron
diferenciador são, respectivamente, 3 e 2.
(02) Dentre todos os elementos situados em períodos anteriores, é o que apresenta maior densidade.
(04) É um halogênio e situa-se no terceiro período da tabela.
(08) Trata-se de um elemento muito eletronegativo.
(16) O número quântico magnético para o elétron diferencial deste elemento é +1.
Soma : ( )
Gabarito
1. Quanto mais a direita em um mesmo período da classificação periódica, maior a massa atômica, ou
seja, o metal citado que possui maior massa atômica é o ouro(197 u): Au.
Símbolo do metal que pertence ao grupo 14 ou família IV A da classificação periódica (Sn):estanho.
Quanto mais acima em um mesmo grupo da classificação periódica, menor o raio atômico. A fórmula
do cátion divalente do metal de menor raio atômico do grupo 11 da tabela de classificação periódica
(cobre) é
2
Cu.
A fórmula do cloreto de prata (elemento cloro; grupo 17 e elemento prata; grupo 11) composto pelo
metal correspondente à medalha da segunda colocação, ou seja, a prata éAgC.
a) São elementos que pertencem à família dos gases nobres, portanto, apresentam as camadas de
valência completas, o que faz com que a energia necessária para a retirada desses elétrons seja
elevada.
b) Nesse intervalo, com o aumento da carga nuclear, aumenta também a força de atração do elétron
pelo núcleo, aumentando, consequentemente, a energia de ionização.
c) O elemento de Z = 19 é um metal que apresenta apenas 1 elétron na camada de valência e, como
todos os elementos do primeiro grupo, tende a perder esse elétron numa ligação química, pois a
força atração núcleo-elétron é menor.
d)
Z =9,
pois pertence à família dos halogênios, família que precisa de 1 elétron apenas para se
estabilizar.
3. Um metal será mais reativo que outro dependendo da sua tendência em perder elétrons em uma ligação
química. Assim, quanto mais eletropositivo for o elemento mais reativo ele será, nos grupos a
reatividade aumenta de cima para baixo, conforme aumenta o número de camadas eletrônicas, menos
atraído estará o elétron da camada de valência pelo núcleo positivo, aumentando a tendência em perdê-
lo. Dessa forma, o potássio apresenta maior reatividade o lítio.
4. C
I. Incorreta. O índio é um metal, logo é um bom condutor de eletricidade.
II. Correta. De acordo com a tabela periódica o índio está localizado no mesmo período do estanho,
porém possui uma carga nuclear menor, logo seu raio é maior do que o raio do estanho.
III. Correta. A densidade aumenta em direção ao centro da tabela periódica. Como o índio está
localizado mais a esquerda, sua densidade é maior em relação ao estanho.
IV. Correta. O ponto de fusão do índio é maior do que o do gálio, pois o elemento índio está localizado
abaixo do gálio no grupo 13 da tabela periódica.
5. A ordem decrescente de reatividade: Fr > Cs > Rb > K > Na > Li. Os elementos do grupo 1 possuem 1
elétron na camada de valência, e possuem baixa energia de ionização, pois possuem tendência a perder
elétrons, e quanto mais afastado do núcleo menor a energia desprendida para arrancar esse elétrons
da camada de valência e, portanto, maior será a reatividade do elemento.
(01) Incorreta. O raio diminui com o aumenta da carga nuclear.
(02) Correta. Os metais alcalinos apresentam menor densidade.
(04) Correta. Em um mesmo período, a energia de ionização aumenta dos metais alcalinos para os gases
nobres, porque o raio atômico diminui neste sentido.
(08) Correta. Os não metais formam ânions com mais facilidade que os metais porque, em um mesmo
período, estes apresentam uma afinidade eletrônica maior.
(16) Correta. Em um mesmo grupo (ou família) da Tabela Periódica, o raio atômico cresce com o
aumento do número atômico. Isto ocorre porque o número de níveis de energia nos quais se
distribuem os elétrons aumenta de cima para baixo no grupo.
(01) Correta: o elétron diferenciador é o 3d
4
(02) Correta: A densidade aumenta das extremidades para o meio da tabela, e de cima para baixo.
(04) Incorreta: É um metal de transição;
(08) Incorreta: Sua eletronegatividade é baixa, pois não está ao lado direito da tabela;
(16) Correta: Os orbitais d são preenchidos até o quarto elétron na ordem de número quântico
magnético: - 2, - 1, 0 e +1.
