Estudo do elemento químico Bismuto

Curiosidade: História da Tabela Periódica

À Descoberta da Tabela Periódica dos Elementos

Tabela Periódica interactiva: http://www.ptable.com/?lang=pt#Writeup/Wikipedia

Hoje conhecem-se 118 elementos, todos eles dispostos na Tabela Periódica por ordem crescente do seu número atómico.

 

Nesta tabela, os elementos formam:

--> grupos - colunas verticias;

--> períodos - linhas horizontais:

Há dezoito grupos (numerados de 1 a 18). Cada um destes grupos é constituído por elementos com propriedades químicas semelhantes. Alguns destes grupos têm designações próprias:

- grupo 1- metais alcalinos;

- grupo 2 - metais alcalino-terrosos;
- grupo 17 - halogéneos;

- grupo 18 - gases nobres.

.
Há sete períodos:

• 1º período --> 2 elementos;
• 2º e 3º períodos --> 8 elementos cada;
• 4º e 5º períodos --> 18 elementos cada;
• 6º e 7º períodos --> 32 elementos cada.

Na parte inferior da tabela, estão os elementos que constituem a família dos lantanídeos e dos actinídeos.

Os elementos localizados no lado:

--> esquerdo da tabela - elementos metálicos;

--> direito da tabela - elementos não metálicos;

Há ainda um grupo com elementos semimetálicos --> com propriedades semelhantes aos metálicos e aos não metálicos. 

O hidrogénio por vezes comporta-se como metálico e outras vezes como não metálico.

Há características dos átomos dos elementos que se repetem regularmente na Tabela Periódica:

• No mesmo período --> todos os átomos têm os eletrões distribuídos pelo mesmo número de níveis de energia:

Exemplo:
Elementos do 2º período --> eletrões de cada elemento distribuídos por 2 níveis de energia:

Podemos concluir:

• No mesmo grupo --> todos os átomos têm o mesmo número de eletrões de valência:

Exemplo:

Elementos do grupo 1 --> 1 eletrão de valência

Podemos concluir:

• O tamanho dos átomos ao longo de cada período diminuí. Mas, ao longo de cada grupo aumenta.

Desta forma:

EXERCÍCIOS:
1.Consulte http://www.ptable.com/?lang=pt#Writeup/Wikipedia e indique pelo símbolo químico:
A- O elemento de número atómico 11;
B- O elemento localizado no 3º período e no grupo 2;
C- O halogéneo do 3º período;
D- O gás nobre do 2º período;
E- Dois elementos do mesmo período do sódio;
F- Dois elementos do mesmo grupo do cloro.

RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS:
1. A-Cu-cobre;
B-Mg;
C-Cl;
D-Ne;
E-Mg e Al;
F-F e Br.

Os átomos de um elemento

Número atómico e número de massa 

Todos os átomos e iões do mesmo elemento químico têm o mesmo nº atómico.

Num átomo com 3 eletrões, 3 protões e 4 neutrões.

• Pode representar-se qualquer átomo associando ao símbolo químico do elemento o seu número atómico e o seu número de massa:

Esta representação permite-nos saber quantos, protões, neutrões e eletrões formam um átomo:

• Pode usar-se para os iões uma representação semelhante à dos átomos, acrescentando-lhe no canto superior direito a carga do ião.

Exemplo:

1º Há iões fluoreto representados por:

2º Há iões magnésio representados por:

Isótopos de um elemento

Todos os átomos de um elemento têm o mesmo número atómico. No entanto, podem não ser todos iguais. Há átomos do mesmo elemento com diferente número de neutrões e, por isso, diferente número de massa.

Todos os átomos de hidrogénio têm 1 protão e também 1 eletrão, pois o nº atómico é Z=1.

Mas há 3 tipos diferentes de átomos de hidrogénio: a diferença está no número de neutrões existentes no núcleo.

Os 3 isótopos de hidrogénio têm massa diferente. O hidrogénio-1 é o isótopo de menos massa e o hidrogénio-3 é o de maior porque tem mais neutrões.

Os 3 isótopos têm as mesmas propriedades químicas porque as nuvens eletrónicas são iguais.

Átomos, iões e as suas nuvens eletróncias

Níveis de energia dos eletrões  

O eletrões da nuvem eletrónica dos átomos não têm todos a mesma energia, por isso, distribuem-se por níveis de energia. Cada nível só pode ter um determinado número de eletrões. Assim:

- o primeiro nível pode ter no máximo 2 eletrões;

- no segundo nível pode haver 8 eletrões no máximo;

- no terceiro nível, o número máximo de eletrões é 18;

- no último nível, qualquer que ele seja, pode ter, no máximo, 8 eletrões.

O número máximo de eletrões em cada nível pode calcular-se pela expressão:

Normalmente os eletrões dos átomos possuem a energia mais baixa possível. Quando se distribuem os eletrões dos átomos por níveis de menos energia possível diz que se faz a sua distribuição eletrónica.

Os eletrões do último nível de energia os responsáveis pelas propriedades químicas dos elementos. Chamam-se eletrões de valência.

Os átomos e os iões que originam 

Os átomos têm protões e eletrões, partículas com carga elétrica.

Mas, são eletricamente neutros porque carga total dos seus eletrões (-) = carga total dos seus protões (+).

A carga total dos eletrões de um átomo é simétrica da carga do núcleo.

Pode concluir-se que, em qualquer átomo, o nºeletrões = nºprotões.

O QUE ACONTECE AOS ÁTOMOS QUANDO PERDEM OU GANHAM ELETRÕES?

• Se um átomo perde eletrões fica com mais protões do que eletrões (nºprotões > nºeletrões). Ou seja, a carga do núcleo > carga eletrónica. O átomo transforma-se num ião positivo.Qualquer ião negativo é menor que o respetivo átomo. A nuvem eletrónica do ião negativo é maior porque o átomo perdeu eletrões.

• Se um átomo ganha eletrões fica com mais eletrões do que protões (nºeletrões > nºprotões). Ou seja, a carga eletrónica > carga do núcleo.O átomo transforma-se num ião negativo.Qualquer ião positivo é maior que o respetivo átomo. A nuvem eletrónica do ião negativo é maior porque o átomo captou eletrões.

QUE ÁTOMOS TÊM TENDÊNCIA PARA FORMAR IÕES NEGATIVOS? E POSITIVOS?

No 1º nível, o nº máximo de eletrões de valência é 2. Nos restantes níveis, o nº máximo de eletrões de valência é 8. Todos os átomos que têm o nº máximo de eletrões de valência, ou seja, que têm o último nível de energia totalmente preenchido são muito estáveis.

Há muitos átomos que se transformam em iões para que a sua nuvem eletrónica fique com o nº máximo de eletrões de valência, tornando-se mais estáveis.

• Os átomos com poucos eletrões de valência têm tendência a perdê-los originando iões positivos.

• Os átomos com muitos eletrões de valência têm tendência a captar eletrões originando iões negativos.

Como são os átomos?

RELEMBRANDO...

Os átomos são constituídos por partículas muito pequenas: protões, neutrões e eletrões.

Em todos os átomos o nºde protões= nºde eletrões.

Todos os átomos são neutros.

Mas... se os átomos perderem ou ganharem eletrões tansformam-se em iões com carga positiva ou negativa.

Como são os átomos?

TAMANHO DOS ÁTOMOS

Os átomos apresentam dimensões muito reduzidas.

Tão reduzidas que...

Embora muito pequenos e sem forma definida, os átomos não têm, todos os mesmo tamanho.

Por terem dimensões tão pequenas, o tamanho dos átomos é medido através do picómetro (submúltiplo do metro):

MASSA DOS ÁTOMOS

A massa é uma propriedade geral da matéria. 

Os átomos que constituem a matéria têm massa. Mas a sua massa é muitíssimo pequena. Por exemplo:

Como se pode ver, através do exemplo acima, não é adequado exprimir a massa dos átomos em gramas. Para isso, os químicos para exprimirem a massa dos átomos comparam-na com a massa do átomo mais leve do hidrogénio:

Da comparação entre a massa dos átomos de cada elemento e a massa do átomo de hidrogénio-1 resulta um número sem unidades = massa atómica relativa do elemento = A_r

MODELOS ATÓMICOS

 Os cientistas foram criando imagens dos átomos à medida que a ciência progredia, surgindo novos modelos que tentam explicar a constituição dos átomos. 

MODELO DA NUVEM ELETRÓNICA

O átomo é constituído por duas zonas distintas: a nuvem eletrónica e o núcleo.

A carga positiva do núcleo provém da carga dos seus protões.

A massa dos protões é cerca de 2000 vezes superior à massa dos eletrões.

A massa dos neutrões é praticamente igual à massa dos protões.

O núcleo dos átomos é constituído pelas partículas responsáveis pela sua massa: neutrões e protões. Por isso, a massa dos átomos está concentrada no seu núcleo.

A carga do núcelo é positiva e de valor igual ao número de protões que o constituem. Por exemplo:

• se um átomo tem 1 protão, a carga do núcleo é +1;
• se um átomo tem 20 protões, a carga do núcleo é +20.

A nuvem eletrónica tem carga positiva de valor igual ao número de eletrões que a constituem. É responsável pelo tamanho dos átomos. 

Exercícios:

1. Considerando que um átomo de carbono é constituído por 6 protões, 6 eletrões e 8 neutrões. Indique:

1.1. Como é constituído o núcleo deste átomo;

1.2. A carga do núcleo e a carga da nuvem eletrónica deste átomo.

2.Indique o nome do cientista a quem se deve:

2.1.o primeiro modelo atómico;

2.2. a descoberta do eletrão;

2.3.a descoberta do protão;

2.4.o primeiro modelo planetário do átomo.

3.Entre as partículas constituintes dos átomos. Indique:

3.1.as que têm a mesma massa;

3.2.quais são as responsáveis pela carga do núcleo dos átomos.

4. Classifique cada uma das seguintes afirmações como verdadeira ou falsa:
A-Nos átomos há pouco espaço vazio;

B-O tamanho núcleo é praticamente igual ao do correspondente átomo;

C-A massa dos átomos está concentrada no seu núcleo;
D-O núcleo dos átomos não tem carga elétrica;
E-No núcleo dos átomos há partículas com carga elétrica e partículas sem carga;
F-O núcleo dos átomos tem carga positiva, a nuvem eletrónica tem carga negativa mas a carga global dos átomos é zero.

5. A carga do núcleo de um átomo de azoto N é sete vezes maior do que a carga do núcleo de um átomo de hidrogénio H que só possui um protão. Indique:
5.1.a carga de um núcleo de hidrogénio;
5.2.a carga de um núcleo de azoto;
5.3.quantos protões há num núcleo de azoto.

CORREÇÃO DOS EXERCÍCIOS:
1.
1.1.O núcleo deste átomo é constituído por 6  protões e 8 neutrões.
1.2.A carga do núcleo é +6.

2.
2.1. John Dalton
2.2. Joseph Thomson
2.3. Ernest Rutherford
2.4. Ernest Ritherford

3.
3.1. Protão e eletrão
3.2. Protão

4.
A- F
B- F
C-V
D-F
E-V
F-V

5.
5.1. +1
5.2. +7
5.3. 7 protões