Por que o raio atomico é considerado uma propriedade periodica

     O raio atômico (r) é a metade da distância (d) entre dois núcleos de átomos vizinhos. Neste caso, considera-se o átomo como uma esfera. Então, de modo mais completo, podemos definir que o raio atômico (r) de um elemento é a metade da distância (d) internuclear mínima na qual dois átomos desse elemento podem estar, sem estarem ligados quimicamente. Utilizamos dois átomos não ligados, pois a medida do raio de um átomo isolado não pode ser feita com precisão, uma vez que a eletrosfera não tem um limite determinado.

      Para realizar esta medida faz-se com que um feixe de raios-X atravesse a amostra de um material feito de átomos ou íons de um único elemento químico, sofrendo então um desvio. A imagem registrada sobre uma chapa fotográfica mostra a posição dos núcleos dos átomos e a distância (d) entre eles. Desse modo, é só dividir por dois este valor, que encontraremos o raio atômico deste elemento.

      Por exemplo, a medida da distância entre os núcleos de dois átomos de ferro é 2,48 Å. Dividindo este valor por dois, obtemos o valor do raio do átomo de ferro que é de 1,24 Å.

*Variação do raio atômico na Tabela Periódica:

a) Na mesma família: à medida que o número atômico aumenta (de cima para baixo), o raio atômico também aumenta. Isto ocorre porque os níveis de energia ou camadas eletrônicas do átomo no estado fundamental também aumentam. Assim, podemos dizer que o raio atômico cresce de cima para baixo na tabela periódica.

b) No mesmo período: neste caso, ocorre o inverso. À medida que o número atômico aumenta (da esquerda para a direita) em um mesmo período, o raio atômico diminui. Isto acontece porque, à medida que aumenta o número de prótons (carga nuclear), aumenta também a atração sobre os elétrons. Assim, diminui-se o tamanho dos átomos. Podemos confirmar, então, que o raio atômico cresce da direita para a esquerda na Tabela Periódica.

Não é possível determinar com precisão o raio atômico (distância do núcleo até a camada ou nível de energia mais externo) de um átomo isolado, porém é possível calcular qual é esse raio por meio da distância entre os núcleos de dois átomos de um mesmo elemento, sem estarem ligados e considerando o átomo como esferas.

Isso acontece quando se incide um feixe de raios X sobre uma amostra de um material sólido formado por átomos ou íons do mesmo elemento. Esses raios sofrem uma deflexão e são registrados em uma chapa fotográfica, na qual é possível visualizar a localização desses átomos, bem como a distância entre seus núcleos. 

Essa distância entre os núcleos pode ser considerada como igual ao diâmetro de cada átomo, pois se trata de átomos iguais. Visto que a metade do diâmetro equivale ao mesmo que o raio, é só dividir esse valor para encontrar o raio atômico.

Por exemplo, a distância entre dois núcleos de átomos de ferro é igual a 2,48 Å (1 angtröm (Å) = 10-1 nm). Isso significa que o raio atômico do ferro é 1,24 Å.

O raio atômico é uma propriedade periódica, isso significa que à medida que o número atômico aumenta, os raios atômicos dos elementos da tabela periódica assumem variações fixas, isto é, os tamanhos dos raios atômicos variam de forma periódica de acordo com a família e o período do elemento. Vejamos como isso se dá:

• Variação do raio atômico na mesma família:

A diferença de um elemento para o outro em uma mesma família na Tabela Periódica é que, de cima para baixo, o número de camadas eletrônicas aumenta. Com isso, o raio atômico também aumentará.

Desse modo, conclui-se que:

Observe como isso ocorre com os elementos da família 1 da Tabela Periódica:

• Variação do raio atômico no mesmo período:

Todos os elementos que pertencem ao mesmo período na Tabela Periódica possuem a mesma quantidade de camadas ou níveis de energia, portanto não são as camadas que irão alterar o tamanho do raio atômico.

A diferença de um para o outro é que o número atômico, isto é, a quantidade de prótons no núcleo vai aumentando da esquerda para a direita, ou seja, com o aumento das famílias, a atração dos elétrons pelo núcleo também aumenta. Consequentemente, o tamanho do raio atômico diminui.

Assim, conclui-se que:

Abaixo temos o exemplo de como isso ocorre no segundo período da Tabela Periódica:

Portanto, podemos representar a variação do raio atômico na tabela periódica da seguinte forma:

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As propriedades periódicas dos elementos químicos são as características que eles possuem.

Note que os elementos químicos da tabela periódica tem um local específico que varia de acordo com as propriedades periódicas que apresentam. Eles estão ordenados por ordem crescente de número atômico.

Segundo a Lei de Moseley:

“Muitas propriedades físicas e químicas dos elementos variam periodicamente na sequência do números atômicos dos elementos.”

Relacionada com o tamanho dos átomos, essa propriedade é definida pela distância entre os centros dos núcleos de dois átomos do mesmo elemento.

Sendo assim, o raio atômico corresponde à metade da distância entre os núcleos de dois átomos vizinhos, sendo expresso da seguinte maneira:

r = d/2

Onde:

r: raio
d: distância internuclear

Ele é medido em picômetros (pm). Essa medida é um submúltiplo do metro:

1 pm = 10-12 m

Na tabela periódica, o raio atômico aumenta de cima para baixo na posição vertical. Já na horizontal, eles aumentam da direita para esquerda.

Variação do Raio Atômico

O elemento químico que possui maior raio atômico é o Césio (Cs).

Volume Atômico

Essa propriedade periódica indica o volume ocupado por 1 mol do elemento no estado sólido.

Vale notar que o volume atômico não é o volume de 1 átomo, mas um conjunto de 6,02 . 1023 átomos (valor de 1 mol)

O volume atômico de um átomo é definido não somente pelo volume de cada átomo, mas também o espaçamento que existe entre esses átomos.

Na tabela periódica, os valores do volume atômico aumentam de cima para baixo (vertical) e do centro para as extremidades (horizontal).

Variação do Volume Atômico

Para calcular o volume atômico, utiliza-se a seguinte fórmula:

V = m/d

Onde:

V: volume atômico
m: massa de 6,02 . 1023 átomos do elemento
d: densidade do elemento no estado sólido

Densidade Absoluta

A densidade absoluta, também chamada de “massa específica”, é uma propriedade periódica que determina a relação entre a massa (m) de uma substância e o volume (v) ocupado por essa massa.

Ela é calculada pela seguinte fórmula:

d = m/v

Onde:

d: densidade
m: massa
v: volume

Na tabela periódica, os valores das densidades aumentam de cima para baixo (vertical) e das extremidades para o centro (horizontal).

Variação da Densidade Absoluta

Assim, os elementos mais densos estão no centro e na parte inferior da tabela:

Ósmio (Os): d= 22,5 g/cm3
Irídio (Ir): d = 22,4 g/cm3

Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

Outra importante propriedade periódica está relacionada com as temperaturas nas quais os elementos entram em fusão e ebulição.

O Ponto de Fusão (PF) é a temperatura onde a matéria passa da fase sólida para a fase líquida. Já o Ponto de Ebulição (PE) é a temperatura onde a matéria passa da fase líquida para a gasosa.

Na tabela periódica, os valores de PF e de PE variam segundo os lados que estão posicionados na tabela.

No sentido vertical e no lado esquerdo da tabela, eles aumentam de baixo para cima. Já do lado direito, eles aumentam de cima para baixo. No sentido horizontal, eles aumentam das extremidades para o centro.

Variação do Ponto de Fusão e Ebulição

Afinidade Eletrônica

Também chamada de “eletroafinidade”, trata-se da energia mínima necessária de um elemento químico com o intuito da retirada de um elétron de um ânion.

Ou seja, a afinidade eletrônica indica a quantidade de energia liberada no momento em que um elétron é recebido por um átomo.

Observe que esse átomo instável se encontra sozinho e no estado gasoso. Com essa propriedade, ele adquire estabilidade quando recebe o elétron.

Em contraposição ao raio atômico, a eletroafinidade dos elementos da tabela periódica cresce da esquerda para a direita, na horizontal. Já no sentido vertical, ele aumenta de baixo para cima.

Variação da Afinidade Eletrônica

O elemento químico que possui maior afinidade eletrônica é o Cloro (Cl), com o valor de 349 KJ/mol.

Também chamado de “potencial de ionização”, essa propriedade é contrária à de afinidade eletrônica.

Trata-se da energia mínima necessária de um elemento químico com o intuito de retirar um elétron de um átomo neutro.

Desse modo, essa propriedade periódica indica qual a energia necessária para transferir o elétron de um átomo em estado fundamental.

O chamado “estado fundamental de um átomo” significa que o seu número de prótons é igual ao seu número de elétrons (p+ = e-).

Com isso, após a retirada de um elétron do átomo, ele é ionizado. Ou seja, ele fica com mais prótons do que elétrons, e, portanto, se torna um cátion.

Na tabela periódica, a energia de ionização é contrária à do raio atômico. Assim, ela aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima.

Variação da Energia de Ionização

Os elementos que possuem maior potencial de ionização são o Flúor (F) e o Cloro (Cl).

Eletronegatividade

Propriedade dos átomos dos elementos os quais possuem tendências em receber elétrons numa ligação química.

Ela ocorre nas ligações covalentes no momento do compartilhamento de pares de elétrons. Ao receber elétrons, os átomos ficam com uma carga negativa (ânion).

Lembre-se que esta é considerada a propriedade mais importante da tabela periódica. Isso porque a eletronegatividade induz o comportamento dos átomos, a partir do qual são formadas as moléculas.

Na tabela periódica, a eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita (no sentido horizontal) e de baixo para cima (no sentido vertical)

Variação da Eletronegatividade

Sendo assim, o elemento mais eletronegativo da tabela periódica é o Flúor (F). Por outro lado, o Césio (Cs) e Frâncio (Fr) são os elementos menos eletronegativos.

Eletropositividade

Ao contrário da eletronegatividade, essa propriedade dos átomos dos elementos indica as tendências em perder (ou ceder) elétrons numa ligação química.

Ao perder elétrons, os átomos dos elementos ficam com uma carga positiva, formando assim, um cátion.

No mesmo sentido do raio atômico e contrário a eletronegatividade, na tabela periódica a eletropositividade aumenta da direita para a esquerda (horizontal) e de cima para baixo (vertical).

Variação da Eletropositividade

Os elementos químicos de maior eletropositividade são os metais, e por isso, essa propriedade é também denominada de “caráter metálico”. O elemento mais eletropositivo é o Frâncio (Fr) com tendência máxima à oxidação.

Atenção!

Os “gases nobres” são elementos inertes, pois não realizam ligações químicas e dificilmente doam ou recebem elétrons. Além disso, eles possuem dificuldades em reagir com outros elementos.

Sendo assim, a eletronegatividade e eletropositividade desses elementos não são consideradas.

Leia também:

• Ligações Químicas
• História da Tabela Periódica
• Famílias da Tabela Periódica

Propriedades Aperiódicas

Além das propriedades periódicas, temos as aperiódicas. Nesse caso, os valores aumentam ou diminuem com o número atômico dos elementos.

Recebem esse nome, pois não obedecem à posição na tabela periódica como as periódicas. Ou seja, elas não se repetem em períodos regulares.

As principais propriedades aperiódicas são:

• Massa Atômica: essa propriedade aumenta conforme o aumento do número atômico.
• Calor Específico: essa propriedade diminui com o aumento do número atômico. Lembre-se que o calor específico é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 °C de 1g do elemento.

Exercícios de Vestibular com Gabarito

1. (PUC-RJ) Considere as afirmações sobre elementos do grupo IA da Tabela Periódica

I. São chamados metais alcalinos. II. Seus raios atômicos crescem com o número atômico. III. Seu potencial de ionização aumenta com o número atômico.

IV: Seu caráter metálico aumenta com o número atômico.

Dentre as afirmações, são verdadeiras:

a) I e II b) III e IV c) I, II e IV d) II, III e IV

e) I, II, III e IV

2. (UFMG) Comparando o cloro e o sódio, os dois elementos químicos formadores do sal de cozinha, pode afirmar que o cloro:

a) é mais denso. b) é menos volátil. c) tem maior caráter metálico. d) tem menor energia de ionização.

e) tem menor raio atômico.

3. (UFC-CE) O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons provenientes de superfícies metálicas, através da incidência de luz de frequência apropriada. Tal fenômeno é diretamente influenciado pelo potencial de ionização dos metais, os quais têm sido largamente utilizados na confecção de dispositivos fotoeletrônicos, tais como: fotocélulas de iluminação pública, câmeras fotográficas etc. Com base na variação do potencial de ionização dos elementos da Tabela Periódica, assinale a alternativa qu contém o metal mais suscetível a exibir o efeito fotoelétrico.

a) Fe b) Hg c) Cs d) Mg

e) Ca

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