Química introdutória-primeira edição Canadiana

Uma das razões que a tabela periódica é tão útil é porque sua estrutura permite-nos determinar qualitativamente como algumas propriedades dos elementos variam versus a sua posição na tabela periódica. A variação de propriedades versus posição na tabela periódica é chamada de tendências periódicas., Não há nenhuma outra ferramenta na ciência que nos permita julgar propriedades relativas de uma classe de objetos como este, o que faz da tabela periódica uma ferramenta muito útil. Muitas tendências periódicas são gerais. Pode haver alguns pontos onde uma tendência oposta é vista, mas há uma tendência geral quando considerada ao longo de uma linha inteira ou para baixo de uma coluna inteira da tabela periódica.muitas das propriedades periódicas dos átomos dependem da configuração eletrônica; em particular, os elétrons de Valência e seu nível de atração pelo Núcleo.,elétrons de Valência são simultaneamente atraídos pela carga positiva do núcleo e rastreados (repelidos) pelas cargas negativas de outros elétrons. Esta carga nuclear líquida sentida pelos elétrons de Valência é conhecida como sua carga Nuclear efetiva, Zeff (pronunciado “Zed-effective”)., A carga nuclear efetiva é sempre menor que a carga nuclear real, e pode ser aproximadamente estimada usando a seguinte equação:

Zeff = Z – S

Onde Z é a carga nuclear (igual ao número de prótons), e S é a constante de triagem que pode ser aproximada ao número de elétrons não-Valência, “núcleo”.exemplo: aproxima-se a carga nuclear efectiva do magnésio.

solução:

primeiro devemos determinar a configuração eletrônica do magnésio para determinar o número de elétrons do núcleo.,

Mg =1s2 2s2 2p6 3s2 = 3s2, portanto magnésio tem 10 elétrons do núcleo de seus orbitais 1s2, 2s2, 2p6.o magnésio é o elemento 12, por isso tem 12 protões e uma carga nuclear de 12.

Zeff = 12-10

Zeff = 2+

movendo-se da esquerda para a direita através de um período na tabela periódica, cada elemento subsequente tem um próton adicional e elétron de Valência, mas os elétrons do núcleo que são responsáveis pela maioria da triagem permanecem os mesmos. Isto resulta em uma tendência que, em geral, a carga nuclear efetiva aumenta da esquerda para a direita em qualquer período da tabela periódica.,

movendo-se de cima para baixo de uma coluna da tabela periódica, podemos esperar que os elementos tenham uma carga nuclear eficaz semelhante como todos eles têm o mesmo número de elétrons de Valência. No entanto, vemos um ligeiro aumento no Zeff descendo uma coluna da tabela periódica. À medida que o número quântico principal (n) aumenta, o tamanho orbital aumenta fazendo com que as nuvens elétricas do núcleo se espalhem mais. Estas nuvens elétricas do núcleo que são mais difusas Não tela também, dando um ligeiro aumento para Zeff (Figura 8.,22)

Figura 8.22. A tendência periódica para uma carga nuclear eficaz.

raios atómicos

o raio Atómico é uma indicação do tamanho de um átomo. Embora o conceito de um raio definido de um átomo seja um pouco difuso, os átomos comportam-se como se tivessem um certo raio. Tais raios podem ser estimados a partir de várias técnicas experimentais, como a cristalografia de raios x de cristais.

à medida que desce uma coluna da tabela periódica, o raio Atómico aumenta., Isto é porque a concha de elétrons de Valência está ficando maior e há um maior número quântico principal, então a concha de Valência está fisicamente mais distante do núcleo. Esta tendência pode ser resumida da seguinte forma:

Como ↓PT, raio Atómico

em que PT representa tabela periódica. Passando por uma linha na tabela periódica, da esquerda para a direita, a tendência é diferente. Isto acontece porque, embora a concha de Valência mantenha o mesmo número quântico principal, o número de protões—e, portanto, a carga nuclear—está a aumentar à medida que atravessamos a linha., A crescente carga positiva leva a uma maior carga nuclear efetiva que lança um aperto mais apertado sobre os elétrons de valência, de modo que à medida que você vai através da tabela periódica, o raio atômico diminui. Mais uma vez, podemos resumir esta tendência da seguinte forma:

as →PT, raio atômico↓

figura 8.23 “tendências de raios atômicos na Tabela Periódica” mostra esferas que representam os átomos dos blocos s e p da tabela periódica à escala, mostrando as duas tendências para o raio atômico.

Figura 8.,23 Atômica de Raios Tendências na Tabela Periódica

Apesar de existirem algumas reversões de tendência (por exemplo, ver Po na linha inferior), átomos, geralmente, são menores que você vá através da tabela periódica e maior que você vá para baixo qualquer uma coluna. Os números são os rádios da pm.

Ionização Energia

energia de Ionização (EI) é a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo na fase gasosa:

A(g) → A+(g) + e− ΔH ≡ IE

ou seja, é, geralmente, expressa em kJ/mol de átomos. É sempre positivo porque a remoção de um elétron sempre requer que a energia seja colocada (isto é, é endotérmica). IE também mostra tendências periódicas. À medida que você desce a tabela periódica, torna-se mais fácil remover um elétron de um átomo (isto é, diminui) porque o elétron de Valência está mais longe do núcleo., Assim,

como ↓PT, ou seja,↓

no Entanto, como você vai em toda a tabela periódica e os elétrons ficam levados para mais perto de nos, é preciso mais energia para remover um elétron; como resultado, ou seja, aumenta a:

como →PT, ou seja,

Figura 8.24 “Energia de Ionização na Tabela Periódica” mostra os valores de IE versus posição na tabela periódica. Mais uma vez, a tendência não é absoluta, mas as tendências gerais que atravessam e descem a tabela periódica devem ser óbvias.

figura 8.24 a energia de ionização na Tabela Periódica

os valores estão em kJ / mol.,

IE também mostra uma tendência interessante dentro de um dado átomo. Isto é porque mais de um IE pode ser definido pela remoção de elétrons sucessivos (se o átomo os tem para começar):

A(g) → A+(g) + e− IE1
A+(g) → A2+(g) + E− IE2
A2+(g) → A3+(g) + e− IE3

E assim por diante.cada IE sucessivo é maior do que o anterior porque um elétron está sendo removido de um átomo com uma carga positiva progressivamente maior. No entanto, IE faz um grande salto quando uma ionização sucessiva vai para baixo em uma nova concha., Por exemplo, a seguir estão as três primeiras IEs para Mg, cuja configuração eletrônica é 1s22s22p63s2:

Mg(g) → Mg+(g) + e− IE1 = 738 kJ/mol
Mg+(g) → Mg2+(g) + e− IE2 = 1,450 kJ/mol
Mg2+(g) → Mg3+(g) + e− IE3 = 7,734 kJ/mol

segundo o IE é o dobro da primeira, que não é uma surpresa: o primeiro IE envolve a remoção de um elétron de um átomo neutro, enquanto o segundo envolve a remoção de um elétron de um íon positivo. O terceiro IE, no entanto, é mais de cinco vezes o anterior. Porque é que é tão maior?, Porque os dois primeiros elétrons são removidos da sub-casca 3s, mas o terceiro elétron tem que ser removido da concha n = 2 (especificamente, a sub-casca 2p, que é menor em energia do que a concha n = 3). Assim, é preciso muito mais energia do que apenas superar uma carga iônica maior poderia sugerir. São tendências como esta que demonstram que os electrões estão organizados em átomos em grupos.

a Afinidade eletrônica

O oposto do IE é descrito por afinidade eletrônica (AE), que é a mudança de energia quando um gás-fase átomo aceita um elétron:

A(g) + e−→A−(g) ΔH ≡ EA

a EA também é, normalmente, expressa em kJ/mol. A EA também demonstra algumas tendências periódicas, embora sejam menos óbvias do que as outras tendências periódicas discutidas anteriormente., Geralmente, à medida que você atravessa a tabela periódica, EA aumenta sua magnitude:

as →PT, EA

não há uma tendência definitiva à medida que você desce a tabela periódica; às vezes EA aumenta, às vezes ela diminui. A figura 8.25 “afinidade electrónica na Tabela Periódica” mostra valores EA versus posição na tabela periódica para os elementos dos blocos s e p. A tendência não é absoluta, especialmente considerando os grandes valores positivos EA para a segunda coluna. No entanto, a tendência geral que atravessa a tabela periódica deve ser óbvia.

Figura 8.,25 afinidade electrónica na Tabela Periódica

os valores estão em kJ / mol.