Neste tópico, nós vamos ver como estão distribuídas as propriedades dos elementos na tabela, em qual sentido elas crescem e também o porquê de ser nesse sentido. Vamos lá!
Raio Atômico
O primeiro da nossa lista é o raio atômico. Quando imaginamos o átomo do modelo atômico de Bohr, é um pouco lógico que quanto mais camadas eletrônicas um elemento tem, maior seja seu raio, certo? Por isso, num
grupo ele cresce de cima para baixo.
Mas e nos períodos? Num mesmo período, nós já vimos que a quantidade de elétrons na camada de valência cresce da esquerda para a direita e, além disso, precisamos lembrar que:
► um átomo possui prótons – cargas positivas – no núcleo e elétrons – cargas negativas – ao redor do núcleo;
► cargas diferentes se atraem;
Após essas colocações, percebemos que estamos comparando átomos que possuem o mesmo número de camadas, mas quantidades diferentes de cargas positivas e negativas. Sabia que quanto mais cargas positivas e negativas nós temos, maior é a atração entre elas? Por isso, o raio vai diminuir com o aumento do número de elétrons na última camada, ou seja, num período cresce da direita para a esquerda.
Ordem crescente de raio atômico
Energia de Ionização
Aqui, estamos falando da energia que precisamos fornecer para remover elétrons de um átomo neutro no estado gasoso e esta característica está diretamente relacionada com o raio atômico, quer ver? Quanto maior o raio atômico, mais afastados do núcleo os elétrons estão, ou seja, mais afastados das cargas positivas que os atraem, com isso, podemos concluir que seja mais fácil remover um elétron que está menos atraído, o termo “mais fácil” quer dizer que menor energia é requerida.
Essa energia necessária para a ionização cresce conforme diminui o raio atômico, ou seja, conforme os elétrons estão mais atraídos pelo núcleo.
Ordem crescente de energia de ionização
Afinidade Eletrônica
De novo vamos falar em energia, mas agora da energia liberada por um átomo neutro em estado gasoso ao receber elétrons, em função de quão fortemente esse elétron recebido se liga ao átomo. Como assim? Quanto mais estabilidade esse elétron recebido permite que o átomo tenha, maior será a energia liberada pelo átomo.
O aumento é no mesmo sentido da energia de ionização, parece estranho, né? A grande diferença é que aqui estamos olhando para a energia liberada e não absorvida. Então, vamos pensar no exemplo: se um átomo de enxofre recebe um elétron, como já possui 6 na camada de valência, fica com 7. Isso dá uma certa estabilidade ao átomo, pois agora ele só precisaria de mais 1 elétron para chegar aos 8 e ficar com a última camada completamente preenchida. Agora, ao olharmos para o seu vizinho, o cloro,
ao receber um único elétron ele já fica com a configuração eletrônica de gás nobre. Ou seja, ao darmos um elétron para cada um, o cloro fica mais estável que o enxofre, por isso a energia por ele liberada é maior.
*Não definimos afinidade eletrônica para os gases nobres por eles estarem com a camada de valência completa.
Ordem crescente de afinidade eletrônica
Eletronegatividade
De novo, vamos falar sobre os elétrons na camada de valência! Podemos pegar como exemplo o sal NaCl: o átomo de sódio – Na – possui apenas 1 elétron na última camada, isso faz com que ele tenha uma grande tendência a doar esse elétron, ficando, assim, estável; já o cloro – Cl – possui 7 elétrons de valência, ele só precisa receber 1 elétron para obter estabilidade, portanto, numa ligação entre esses dois átomos, a nuvem eletrônica fica muito deslocada pro lado do cloro, a ponto de quando eles são separados o elétron ser capturado pelo cloro, ficando o sódio deficiente, com uma carga positiva. Isso é o que os dois átomos querem, por isso esse sal é tão estável.
Essa tendência de receber/capturar elétrons é a definição de eletronegatividade. Ela vai crescer no mesmo sentido da afinidade eletrônica, pois quanto menos elétrons um átomo precisa para adquirir estabilidade, mais vontade de ter esses elétrons ele terá. Quando comparamos átomos de mesmo grupo, é mais eletronegativo aquele que tem menor raio, pois a camada de valência está mais próxima do núcleo e, assim, os prótons exercem maior força de atração.
Ordem crescente de eletronegatividade
Massa Atômica
Hoje, pode-se dizer que é fácil determinar a massa de um átomo, com os aparelhos que temos à nossa disposição, mas, quando essa massa começou a ser necessitada, a realidade era bem diferente e o que se tinha eram métodos comparativos. Com isso, se pegou o isótopo 12 do carbono, que contém 6 prótons e 6 nêutrons, e definiu-se que uma unidade de massa atômica (u.) é igual a 1/12 da massa desse isótopo, que corresponde à 1,660×10-24 g.
Agora que já sabemos o que é uma unidade de massa atômica, vamos ver como calculamos a massa de um elemento. Para isso, temos que saber quais são seus isótopos (elementos com a mesma quantidade de prótons mas diferentes quantidades de nêutrons) e a abundância desses. A massa de cada isótopo é dada pela soma dos prótons e nêutrons e então fazemos uma média ponderada dessas massas considerando a abundância dos isótopos. Quando pegamos, por exemplo, o nitrogênio, ele possui 7 prótons e isótopos com 7 nêutrons em abundância de 99,6% e com 8 nêutrons em abundância de 0,4%. O primeiro isótopo terá 14 u. e o segundo, 15 u.. O resultado final será dado pela média ponderada desses, ou seja m=(14×0,996)+(15×0,004)=14,004 u.
Não adianta muito para nós sabermos a massa em unidades de massa atômica, por isso, sempre relacionamos com um mol de elemento, aí teremos esse resultado em gramas.
Falamos que a massa é o somatório dos prótons e nêutrons, mas e os elétrons? Para o cálculo, nós podemos desconsiderar a contribuição do elétron, pois essa é muito pequena e no resultado final não faria diferença.
A nível de curiosidade:
► massa do próton: 1,673×10-24g
► massa do nêutron: 1,675×10-24g
► massa do elétron: 9,109×10-28g
O crescimento da massa atômica dos elementos na tabela é da esquerda para a direita e de cima para baixo.
Ordem crescente de massa atômica
Volume Atômico
A definição de volume nós já sabemos, é o espaço que algo ocupa. Pois bem, o volume atômico é o volume de um mol de átomos e é medido experimentalmente, então temos o fator interação intra e intermolecular presente, aí está o motivo de o volume não crescer junto com o raio e mais, ele é dependente de temperatura e pressão. Vamos ver agora como o volume cresce nas condições normais de temperatura e pressão – CNTP – ou em condições próximas.
Numa mesma família, o crescimento acontece de cima para baixo, pois temos o aumento de níveis eletrônicos. Já quando olhamos para os períodos, nos deparamos com o crescimento acontecendo do centro para as extremidades, mas o que faz isso acontecer? Nós vimos que a afinidade por elétrons cresce da esquerda para a direita e que os átomos da esquerda na tabela desejam doar um ou dois elétrons e os átomos da direita receber esses um ou dois elétrons. E os átomos centrais? Esses não doam ou recebem elétrons, eles acabam compartilhando elétrons entre si, normalmente mais que um ou dois, para chegar à estabilidade, o que faz eles se aproximarem e essa aproximação diminui o volume desse mol de átomos.
Ordem crescente de volume atômico
Densidade
Assim como o volume, a densidade não será uma característica de um átomo, e sim da junção de um mol de átomos, dada pela razão da massa pelo volume. Essa razão, nos períodos, terá crescimento das laterais para o centro e nas famílias de cima para baixo.
Ordem crescente de densidade
Temperatura de Fusão e Temperatura de Ebulição
As temperaturas de fusão e ebulição dos elementos nos dizem, respectivamente, quando esses passam do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso. O que vai determinar essas temperaturas são as interações intermoleculares que, quanto mais fortes forem, maiores serão as temperaturas, ou seja, mais energia é necessária para as moléculas irem de um estado em que estão bem próximas para um em que ficarão mais distantes.
O crescimento dessas temperaturas nos períodos é em direção ao centro da tabela e de cima para baixo nos grupos, com exceção dos dois primeiros, que será de baixo para cima.
Ordem crescente de temperaturas de fusão e ebulição