Ficha nº5 – Propriedades periódicas dos elementos representativos
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1. O césio (Cs) e o bário (Ba) são elementos consecutivos do 6º Período da Tabela Periódica.
Selecione a opção que completa corretamente a frase.
A energia de ionização do bário é ____ à energia de ionização do césio, pois com o ____ da carga nuclear ao longo do período, a atração entre o núcleo e os eletrões ____.
(A) inferior … aumento … aumenta.
(B) superior … decréscimo … diminui.
(C) inferior … decréscimo … diminui.
(D) superior … aumento … aumenta.
Opção (D)
3. Os valores das três primeiras energias de ionização, I1, I2 e I3, para os átomos de magnésio e árgon (em kJ mol-1 ), são os seguintes:
Explique, em termos de configurações eletrónicas, as diferenças observadas entre:
3.1. Os valores das energias de primeira ionização do átomo de magnésio e do átomo de árgon.
3.2. O valor da energia de terceira ionização do magnésio e do árgon.
3.1 4Be – [2He] 2s2 ; 10Ne – [2He] 2s2 2p6
No átomo de Be, retirar um eletrão dos únicos dois de valência, a uma orbital 2s num nível incompleto, requer muito menos energia do que arrancar um eletrão a um átomo de Ne, com maior carga nuclear e pertencente a uma orbital de uma camada completa, característica de gás raro.
3.2. A terceira ionização do berílio corresponde à remoção do primeiro eletrão do cerne (estrutura de gás raro), o que requer muita energia: Be2+→ Be3+ + 1e–. Note-se que 4Be2+ = [2He].
Para o néon, na terceira ionização: Ne2+ → Ne3+ + 1 e- . O eletrão a ser retirado está emparelhado com outro numa das orbitais 2px, 2py ou 2pz, o que, tendo em conta o ligeiro efeito repulsivo entre eles, faz requerer um pouco menos de energia para o retirar. Note que:
10Ar2+ – [2He] 2s2 2px2 2py1 2pz1 e 10Ar3+ – [2He] 2s2 2px1 2py1 2pz1
4. A primeira energia de ionização do berílio é 1,49 x 10-18 J/átomo, enquanto que a do magnésio é 1,23 x 10-18 J /átomo. Justifica este facto, com base nas posições relativas na Tabela Periódica.
O berílio encontra-se no mesmo grupo do magnésio, mas o berílio está no 2º período e o magnésio no 3º período.
Como a energia de ionização diminui ao longo de um mesmo grupo da Tabela Periódica, a energia de ionização do berílio
(1,49 x 10-18 J/átomo) é superior à energia de ionização do magnésio (1,23 x 10-18 J/ átomo).
5. Num período, a energia de primeira ionização aumenta com o aumento do número atómico.
Como se poderá explicar que a energia de primeira ionização do nitrogénio 7N tenha um valor superior (1400 kJ mol-1) à do 8O (1310 kJ mol-1)?
7N – [2He] 2s2 2px1 2py1 2pz1 e 8O – [2He] 2s2 2px2 2py1 2pz1
Enquanto o átomo de nitrogénio os eletrões mais exteriores se encontram desemparelhados nas orbitais px py pz, o eletrão a mais que o átomo de O tem em relação a N vai emparelhar-se com outro numa qualquer orbital px py pz, o que provoca uma repulsão entre eles, sendo, portanto, necessário um pouco menos de energia para o retirar na 1 .ª ionização.
6. A energia de ionização do iodo (I) é inferior à energia de ionização do flúor (F).
Com base na configuração eletrónica de valência dos átomos dos elementos considerados, no estado fundamental, justifica a afirmação.
No estado fundamental, o eletrão de valência de um átomo de iodo encontra-se num nível energético superior ao do eletrão de valência de um átomo de flúor. Assim, a energia necessária para remover um eletrão de valência do iodo é menor do que para remover um eletrão de valência do flúor.
7. O elemento A ganha dois eletrões, formando um ião que é isoeletrónico (o mesmo número de eletrões) do gás raro do terceiro período.
7.1. Indique a configuração eletrónica do elemento A.
7.3. Indique o número de protões do ião B2+ que tem mais dois eletrões que A.
7.3. Coloque os elementos A, B e 13C por ordem crescente das suas energias de 1.ª ionização.
7.1. 16S – [10Ne] 3s2 3px2 3py1 3pz1
7.2. Se B2+ tem mais dois eletrões que A, então, B tem mais 4 eletrões que A, logo, mais 4 protões, sendo 20B.
7.3. 16A, 20B, 13C, de acordo com a variação no período e no grupo da TP: 16A, 13C estão no mesmo período e 13C está no período seguinte. Ora, a energia de 1.ª ionização aumenta da esquerda para a direita e o período e de baixo para cima no grupo. Logo, a energia de ionização 20B < 13C < 16A.
8. Explique porque é que a energia de ionização dos átomos dos elementos representativos da Tabela Periódica diminui ao longo de um mesmo grupo (à medida que o número atómico aumenta).
Porque ao longo de um grupo os eletrões de valência vão ocupando níveis de energia progressivamente superiores, estando por isso mais distantes do núcleo, e portanto menos ligados a ele – a energia requerida para os «arrancar» ao átomo diminui devido ao facto de os eletrões estarem progressivamente mais longe do núcleo.
9. O potássio (19K) e o cálcio (20Ca) pertencem ao mesmo período da Tabela Periódica.
Indique a afirmação falsa.
(A) O potássio e o cálcio são elementos representativos.
(B) É mais fácil remover um eletrão do potássio do que do cálcio.
(C) O potássio pertence ao 11º grupo da Tabela Periódica.
(D) O raio atómico do cálcio é menor do que o raio atómico do potássio.
Opção (C)
10. O gráfico representa a variação da energia de ionização em função do número atómico.
Considerando que a escala no eixo das abcissas não começa necessariamente no zero, os números atómicos dos elementos A, B, C e D só podem ser, respetivamente:
(A) A – 1; B – 5; C – 8 ; D – 9
(B) A – 11; B – 15; C – 18 ; D – 19
(C) A – 10; B – 14; C – 17 ; D – 18
(D) A – 12; B – 15; C – 18 ; D – 19
Opção (B)
Num período, o valor mais baixo de energia de 1ª ionização só pode ser de um metal alcalino (A – 11), o valor mais elevado de um gás raro (C-18) e o valor imediatamente a seguir ao mais elevado corresponde ao metal alcalino do período seguinte (D-19).
11*. O sulfato de sódio é constituído por sódio (Na), enxofre (S) e oxigénio (O).
Compare, justificando, o raio atómico do sódio com o raio atómico do enxofre com base nas posições relativas destes elementos na Tabela Periódica.
O sódio e o enxofre pertencem ao 3º período da Tabela Periódica, mas enquanto o sódio pertence ao grupo 1, o enxofre pertence ao grupo 16. Ambos os elementos têm eletrões de valência no nível n = 3, mas a maior carga nuclear do enxofre faz com que os seus eletrões de valência estejam mais fortemente ligados ao núcleo do que os do sódio (apesar da repulsão entre eletrões ser maior no enxofre que no sódio). Por isso o raio atómico do enxofre é menor do que o do sódio: 0 raio atómico dos elementos representativo s diminui ao longo de um período.
12. A configuração eletrónica de um elemento B é 1s2 2s2 2p3 .
12.1 Com base na configuração eletrónica do elemento B escreva a configuração eletrónica dos elementos D e F no estado de energia mínima.
12.2 Relativamente as estes elementos. podemos afirmar que:
(A) Os elementos A e D têm cinco eletrões de valência.
(B) O elemento F tem menor raio atómico e menor energia de ionização do que o elemento E.
(C) O elemento D tem maior raio atómico e menor energia de ionização do que o elemento E.
(D) O elemento B tem maior raio atómico e maior energia de ionização do que o elemento E.
12.1 D: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 // F: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
13. Dos elementos C, N, P e Si indique:
13.1. O que tem o valor mais baixo de energia de 1.ª ionização.
13.2. O que tem o valor mais alto de energia de 1.ª ionização.
13.1 Si
13.2 N
14. Classifique em verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes proposições.
(A) É mais fácil tirar um eletrão do estrôncio (38Sr) do que do cálcio (20Ca).
(B) O raio atómico de 9F é maior do que o raio atómico do 35Br.
(C) Os metais: 30Zn, 48Cd e 80Hg são elementos do bloco s.
(D) O gás nobre hélio é o único gás nobre que não apresenta configuração ns2 np6 na última camada.
(E) O raio atómico de 26Fe é maior do que o raio atómico do 34Se.
(F) O átomo 9F possui maior raio atómico que o átomo 53I.
Verdadeiras: (A), (D) e (E); Falsas (B), (C) e (F)
15. A energia de ionização para o elemento carbono é 1,80 x 10-18 J/eletrão enquanto para o nitrogénio é 2,33 x 10-18 J/eletrão.
15.1 Qual dos dois átomos se ioniza mais facilmente?
15.2 Estes dois elementos pertencem ao mesmo período da Tabela Periódica. Então:
(A) o carbono tem maior número atómico e, portanto, maior raio atómico que o nitrogénio.
(B) o carbono tem menor número atómico e, portanto, maior raio atómico que o nitrogénio.
(C) o carbono tem maior número atómico e, portanto, menor raio atómico que o nitrogénio.
(D) o carbono tem menor número atómico e, portanto, menor raio atómico que o nitrogénio.
15.1 O carbono, como o dois pertencem ao mesmo período e a energia de ionização aumenta ao longo do grupo.
15.2 Opção (B)
16. Considere os elementos sódio, 11Na, e potássio, 19K.
16.1 Escreva as configurações eletrónicas dos átomos de sódio e de potássio.
16.2 Indique em que grupo, período e bloco da Tabela Periódica se localiza cada um destes elementos.
16.3 Como se designam genericamente estes elementos?
16.4 Qual destes elementos é mais reativo quimicamente? Justifique.
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18. Uma família de elementos químicos da TP apresenta os seguintes números atómicos: 3, 11, 19, A, 55 e 87.
Seleciona as afirmações verdadeiras
(A) O átomo eletricamente neutro do último elemento tem configuração eletrónica de um halogénio.
(B) Os eletrões da camada de valência são do tipo ns1.
(C) Os átomos de A têm raio superior aos três átomos anteriores e inferior ao último átomo.
(D) O primeiro elemento tem número de massa 3.
(E) O número atómico de A é 37.
(F) A energia de 1.ª ionização aumenta com o número atómico destes elementos.
(G) O terceiro elemento tem, no seu núcleo, um protão a mais do que o gás nobre do período anterior.
(B), (C), (E) e (G) .
19. Considere as configurações eletrónicas dos átomos representados por X, Y e Z, no estado de energia mínima.
X: [Ne] 3s2 3p4
Y: [Ne] 3s2 3p5
Z: [Ne] 3s2 3p6
Selecione a opção correta.
(A) Os eletrões de valência do átomo X, no estado de energia mínima, têm a mesma energia.
(B) [Ne] 3s1 3p7 representa um estado excitado do átomo.
(C) A energia de um eletrão 3s do átomo X é igual à energia de um eletrão 3s do átomo Z.
(D) A primeira energia de ionização do átomo Y é superior à primeira energia de ionização do átomo X.
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20. Considere as seguintes configurações eletrónicas:
A: 1s2 2s2
B: 1s2 2s2 2p2
C: 1s2 2s2 2p6
D: 1s2 2s2 2p6 3s2
Classifique como verdadeira ou falsa cada uma das frases seguintes, corrigindo as falsas.
(A) O átomo C é de um elemento que pertence ao grupo 16 da Tabela Periódica.
(B) Os átomos A, B e C são de elementos que pertencem ao mesmo período da Tabela Periódica.
(C) Os átomos A e B são de elementos que pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica.
(D) O raio atómico do átomo C é superior ao raio atómico do átomo B.
(E) A primeira energia de ionização do átomo D é inferior à primeira energia de ionização do átomo A.
(F) Uma das configurações eletrónicas corresponde a um elemento quimicamente inerte.
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21. O gráfico abaixo mostra como varia a energia de ionização na Tabela Periódica para um conjunto de elementos com valores consecutivos de número atómico.
21.1 Que elementos são metais alcalinos alcalino-terrosos?
(A) A e H.
(B) A e I.
(C) B e J.
(D) A, B, I e J .
21.2 Que elementos são metais alcalinos alcalinos?
(A) A e H.
(B) A e I.
(C) B e J.
(D) A, B, I e J .
21.3 Indique o(s) elemento(s) do gráfico que é (são) gás (gases) nobre(s).
(A) J.
(B) A e I.
(C) H.
(D) Todos menos A, B, C, I e J .
21.4 Que elementos são metais halogéneo?
(A) J.
(B) A e I.
(C) G.
(D) Todos menos A, B, C, I e J .
22.5 Ainda com base no gráfico anterior, selecione a a firmação correta:
(A) O raio iónico do ião I+ é inferior ao raio iónico de J2+.
(B) O raio atómico do elemento G é superior ao raio iónico do ião G–.
(C) O raio atómico do elemento E é superior ao raio atômico do elemento D.
(D) O elemento que tem maior raio atómico é o I.
22.1 Opção (C)
22.3 Opção (C)
22.4 Opção (C)
22.5 Opção (D)
22. Considerando as propriedades periódicas dos elementos químicos 3Li e 7N, localizados no mesmo período da Tabela Periódica, selecione a opção correta.
(A) A energia de primeira ionização do nitrogénio é maior que a do lítio.
(B) Os dois átomos formam iões com carga -1.
(C) O litio tem menor raio atómico que o nitrogénio.
(D) O lítio e o nitrogénio fazem parte do mesmo bloco da Tabela Periódica.
Opção (A)
23. O gráfico da figura ao lado pretende representar os valores de raios atómicos de alguns dos seguintes elementos da Tabela Periódica: lítio, 3Li, boro, 5B, oxigénio, 8O, sódio, 11Na, e potássio, 19K.
Os valores identificados por A, B e C referem-se aos elementos lítio, 3Li, boro, 5B, e oxigénio, 8O.
23.1. Escreva a configuração eletrónica dos elementos químicos 3Li, 5B e 8O.
23.2. Tendo por base a localização relativa na Tabela Periódica dos elementos referidos:
23.2.1. Estabeleça a correta correspondência entre as letras A, B e C e os elementos correspondentes. Justifique.
23.2.2. Que elementos químicos podem representar as letras D e E? Justifique.
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24. Considere os iões Ca2+, K+, Cl– e S2-.
24.1 Estes iões são isoeletrónicos. O que significa isso?
24.2 O fator que determina a ordem crescente de raios iónicos é o aumento progressivo:
(A) da carga nuclear.
(B) do número de níveis de energia.
(C) das repulsões entre eletrões.
(D) do raio atómico.
24.3 Coloque-os por ordem crescente dos valores dos seus raios iônicos.
24.1 Têm o mesmo número de eletrões.
24.3 Opção (A).
24.2 Ca2+, K+, Cl– , S2-
