Entendendo a Tabela Periódica dos Elementos Químicos.

Como havia prometido, estou iniciando uma nova série de vídeos, no caso, serão baseados na Tabela Periódica dos Elementos Químicos. Dessa forma, pretendo discutir todas as famílias de elementos da tabela. Entretanto, antes de começar esse trabalho, existe a necessidade de se compreender algumas coisas básicas da organização estrutural da tabela.

É creditado a Dmitri Mendeleiev a criação da Tabela Periódica dos Elementos Químicos, todavia, quando ele começou a organizar os elementos baseados no seu número de prótons, eram conhecidos somente 63 elementos. Dessa forma, a tabela foi sendo construída ao longo do tempo por diversos cientistas, os quais descobriram, ou sintetizaram, novos elementos. Assim, na realidade, Mendeleiev, criou a classificação dos elementos químicos. Uma grande vantagem desse esquema de catalogação era que tornava-se possível prever a existência de outros elementos, uma vez que, o número atômico era sequencial e, único, para cada elemento.

Figura 1: Dmitri Mendeleiev - O pai da Tabela Periódica dos Elementos Químicos.

O número atômico (Z), além de ser o "RG" de cada elemento químico, ele indica a quantidade de prótons que existe no núcleo do átomo de um elemento em particular. Dessa forma, podemos dizer que não existem dois elementos diferentes com a mesma quantidade de prótons.

Em resumo podemos dizer que, a tabela periódica dos elementos químicos, foi uma das ferramentas didáticas mais importantes criadas para a organização dos elementos. Ela possibilita ter uma visão lógica de como os elementos se agrupam, baseando-se em características como, número de elétrons na camada de valência, eletronegatividade, massa e, principalmente, no número atômico.

Nova Proposta de Vídeos: Vamos Falar de Tabela Periódica?

Em breve vou iniciar uma série de vídeos muito legais, onde vou discutir Tabela Periódica. O objetivo é conseguir deixar essa ferramenta científica mais simples para as pessoas e também, desmistificar os elementos químicos. Para isso pretendo explicar desde coisas bem simples, como as famílias dos elementos e seus períodos, até mesmo como funciona as tendências na tabela.

Obviamente, também trarei a ficha técnica dos elementos químicos e, quando possível, uma amostra do mesmo. Nesse vídeo, que na real é mais um aviso de que vou iniciar essa abordagem em breve, eu já mostro um pouquinho de Mercúrio.

Nomenclaturas Importantes

Logo abaixo existe algumas tabelas com nomes de cátions, ânios, nomes populares dentre outras coisas que podem tornar a leitura e o aprendizado dos textos, alguns relativamente mais antigos, que remotam a nomes diferentes aos usados atualmente.

Um exemplo comum em diversos livros é o termo Azoto e compostos Azotados que se referem ao elemento químico nitrogênio, ou seja, Azotados são Amônia, Ácido Nítrico, Dióxido de Nitrogênio, dentre muitos outros exemplos. 

Os íons em geral tem nomes no masculino, por exemplo, Amônia formando seu íon NH4-, deve ser nomeado íon AmôniO e não AmôniA, ou seja, existe algumas especificações que devem ser seguidas para uma melhor compreensão e melhor relato de dados. 

Nos íons poliatômicos podemos ver alguns nomes que não seguem um padrão, muitas vezes usando nomes comuns, como formiato (o correto é metanoato, porém como esse é o ácido comum no veneno da picada das formigas ele acabou ficando com esse nome comum), acetato (que vem de ácido, no caso esse composto da origem ao vinagre, acabou ficando com esse nome por causa do sabor ácido que o vinagre possui), dentre outros. Porém existe uma padronização no sulfixo do nome desses compostos.

Os compostos terminando com o nome terminando em "ila" representam radicais, que são facilmente encontrados em cadeias orgânicas.

Íons terminando com "eto" e "ato" são chamados de ânios (compostos carregados negativamente por possuírem um elétron a mais) e os que terminando com "ico" e "oso" são os cátions (compostos carregados positivamente por possuírem um elétron a menos). Os íons formados por um único tipo de elemento, porém com um elétron a mais, tem seu nome terminado em "eto" (Sulfeto, Carbeto, Azoeto), já os que são formados por elementos diferentes e possuem um elétron a mais em sua densidade eletrônica possuem o sulfixo "ato" (Sulfato, Carbonato, Nitrato).

Alguns exemplos bem fáceis da nomenclatura de compostos provenientes dessa tabela são:

H2S - Ácido Sulfídrico ou Dihidrogeno Sulfeto

CuCN - Cianeto Cúprico

Pu(S2O4) - Tiossulfato Plúmbico

Alguns prefixos como "hipo" e "per" indicam se o composto já está com elétrons acima do que comporta normalmente ou se está como muito menos elétrons que o normal, respectivamente. Esses compostos num geral possuem muitos elétrons de valência e camadas que blindam o núcleo, o que ajuda aos elétrons de valência estarem mais fracamente ligados ao átomo.

 HClO4 - Ácido  Perclórico

HClO - Ácido Hipocloso

Na nomenclatura dos ácidos temos uma mudança no fim sendo que sulfixo "ato" passa a ser "ico" e "ito" passa a ser "oso", como visto nos exemplos acima.

Uma outra coisa que pode causar confusão na nomenclatura de compostos químicos é o trabalho com seus cátions, que possuem muitas vezes para um elemento central mais de um tipo de número de oxidação. Abaixo há uma tabela muito útil para ensino e estudo, tanto a nível médio quanto a superior.

Alguns exemplos bem fáceis da nomenclatura de compostos provenientes dessa tabela são:

CoSO4 - Sulfato Cobaltoso

Co2(SO4)3 - Sulfato Cobáltico

CuSO4 - Sulfato Cúprico

Cu2SO4 - Sulfato Cuproso

Portanto percebe-se que os cátions de número de oxidação mais baixo terminam com o sulfixo "oso" e os cátions com número de oxidação mais alto recebem o sulfixo "ico".

Essas tabelas foram retiradas do livro Atkins - Princípios de Físico-Química

Química dos Elementos

Química dos Elementos: Diria essa ser uma das matérias mais importantes do curso, pois é oferecida no primeiro ano e traz uma quantidade imensa de informações ligadas as periodicidades dos elementos químicos.

Ao estudar química dos elementos a metodologia se baseia em utilizar a tabela periódica e através dela estudar tabelas derivadas que mostram periodicidades e tendências de  elementos e compostos químicos de grande relevância.

Como abordado é interpretar as características de cada família de elementos químicos, a tabela periódica o quanto mais completa for (trazendo constantes, unidades, massas  e pelo menos cinco algarismos significativos em suas designações), melhor para se compreender a periodicidade.

Uma boa tabela periódica é o modelo da SBQ, que é atualizada ano a ano. Ela contém as massas com cinco algarismos significativos, vários valores de constantes e unidades, sendo um ótimo referencial. Abaixo coloco uma imagem da mesma e o link para quem desejar imprimir. Quem fizer o donwload o arquivo está em pdf e como é uma imagem scaneada aconselho na hora de imprimir usar uma folha um pouco mais grossa e ampliar a imagem.

Esse é o modelo de 2012, o link para download da tabela em versão pdf é: Tabela Periódica

O pdf irá abrir com a tabela na posição vertical, então basta clicar com o botão direito sobre a tabela e ir em girar no sentido horário, então ela fica na posição horizontal.

A tabela é dividida em cores, verde para metais, amarela para semi-metais e azul para não-metais, essas cores são reconhecidas no mundo todo, ou seja, a tabela além de organizar a periodicidade dos elementos, ela também padroniza a leitura.

Podemos ver que alguns símbolos se encontram na cor preta, outros em vermelho e outros em azul. Essa classificação mostra qual é o estado físico que os elementos químicos se encontram a pressão e temperatura ambiente. Preto indica sólido, Vermelho indica gasoso e a Azul indica líquido.

A periodicidade e divisão em famílias foi proposta pelo químico russo Dmitri Mendeleiev em 1869, e seu raciocínio se manteve plausível até hoje, onde separou os elementos em filas e colunas. O mais interessante é que no período que ele montou a primeira tabela, alguns elementos ainda não haviam sido descobertos, e como ele percebeu uma certa periodicidade, conseguiu prever a existência de outros elementos.

Dmitri Mendeleiev

 

A tabela é dividida em grupos, elementos principais, de transição e o hidrogênio (que fica separado). Os elementos de transição correspondem aos elementos que se encontram em um grande bloco retangular de metais ao centro da tabela indo de IB até VIIIB (VIIIB corresponde a três famílias). Dentro dos metais de transição ainda se encontram os metais de transição interna (lantanídeos e actinídeos), que se encontram perpendicular na tabela no período 6 (são chamados de terras raras). A outra parte da tabela são os elementos que vão de IA a VIIIA. Cada grupo principal, antes chamado de famílias, tinha um nome que especificava os elementos (IA - Alcalino, IIA - Alcalinos Terrosos, IIIA - Família do Boros, IVA - Família do Carbono, VA - Família do Nitrogênio, VIA - Calcogênios, VIIA - Halogênios, VIIIA - Gases Nobres). Cada elemento pertencente a esses grupos tem a mesma quantidade de elétrons na camada de valência, ou seja, um elemento do grupo IA tem um elétron na camada de valência, enquanto um elemento do grupo VIA tem seis elétrons na camada de valência.

Os períodos correspondem a quantidade de camadas que cada elemento tem, ou seja, além de indicar que a quantidade elétrons aumenta com o número de camadas, indica também que o elemento possui um raio maior, portanto, os elementos que se encontram na parte de baixo da tabela tendem a ser mais pesados, devido ao maior número de prótons (para ser estável o elemento químico tem que ter a mesma quantidade de elétrons e prótons) e também maiores. Porém existe um efeito de atração do núcleo para com os elétrons da camada de valência dos elementos que possuem mais elétrons de valência, como é caso dos que compõem os grupos VIA e VIIA. Logo existe uma tendência dos elementos químicos diminuírem seu raio quando se caminha pela mesma da esquerda para a direita.

Portanto podemos dizer que a palavra principal do estudo da tabela periódica é "tendência".

Logo abaixo existem outras tabelas, que mostram algumas peridiocidades dos elementos químicos. No caso elementos com vários elétrons na camada de valência.

Nessa tabela vemos a periodicidade de elementos com seis elétrons de valência.

Nessa tabela podemos ver a periodicidade de elementos com sete elétrons de valência

Esses são apenas alguns exemplos, pois o estudo da química dos elementos é muito ampla. Alguns livros bons que podem ser usados para iniciar os estudos nessa área e obter muitos outros dados tabelados da periodicidade dos elementos químicos são o Química Inorgânica Não Tão Concisa, do químico J.D. Lee e o Handbook que é um livro onde não se tem muita teoria inclusa, mas sim tabelas que incluem dados físicos-químicos, periódicos, constantes e unidades muito úteis para um químico.