Estrutura da Tabela Periódica de Dmitri Mendeléev: Tipos de Periodicidade das Propriedades dos Elementos Químicos.

TEMA 4. Estrutura da tabela periódica de D. I. Mendeleev. Tipos de periodicidade das propriedades dos elementos químicos.

Exemplo 1 Qual a maior e a menor valência do arsênio, selênio e bromo?
Formule os compostos desses elementos correspondentes a essas valências.
Solução A maior valência do elemento é determinada pelo número do grupo na tabela periódica de D. I. Mendeleev, em que o elemento se encontra. A menor valência é determinada pela carga condicional que o átomo adquire ao receber a quantidade de elétrons necessária para formar uma camada estável de oito elétrons (ns²np⁶).
Esses elementos estão respectivamente nos grupos principais V, VI, VII e possuem a estrutura da camada de valência s²p³, s²p⁴, s²p⁵. Assim, as valências do arsênio, selênio e bromo nos compostos são:
As +5 (máxima), -3 (mínima) --- As₂O₅, AsH₃;
Se +6 (máxima), -2 (mínima) --- SeO₃, Na₂Se;
Br +7 (máxima), -1 (mínima) --- KBrO₄, KBr.

Exemplo 2 Em qual dos elementos do quarto período, manganês ou bromo, as propriedades metálicas estão mais acentuadas?
Solução As fórmulas eletrônicas desses elementos são:
25Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵
35Br 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵.
O manganês é um elemento d do grupo VII da subclasse lateral, enquanto o bromo é um elemento p do grupo VII da subclasse principal. No nível de energia mais externo, o átomo de manganês tem dois elétrons, enquanto o átomo de bromo tem sete.
Átomos de metais típicos caracterizam-se pela presença de um pequeno número de elétrons na camada de valência e, portanto, pela tendência de perder esses elétrons. Eles possuem apenas propriedades redutoras e não formam ânions. Elementos cujos átomos possuem mais de três elétrons na camada de valência têm afinidade com os elétrons e, portanto, adquirem a valência negativa e formam ânions. Assim, o manganês, como todos os metais, possui apenas propriedades redutoras, enquanto o bromo, que possui fracas propriedades redutoras, tende a apresentar funções oxidantes. Portanto, as propriedades metálicas são mais pronunciadas no manganês.

Tarefas PARA RESOLUÇÃO AUTÔNOMA

1. Dê a formulação moderna da lei periódica. Em que ela difere daquela apresentada por D. I. Mendeleev?

2. Quais três elementos foram o triunfo da lei periódica? Como as propriedades desses elementos e seus compostos mais simples coincidem com as propriedades previstas por D. I. Mendeleev?

3. Mostre como a lei periódica ilustra e confirma uma das leis universais do desenvolvimento da natureza – a lei da transição da quantidade para a qualidade.

4. Como a teoria sobre a estrutura do átomo explica a periodicidade nas mudanças das propriedades dos elementos químicos?

5. Qual o significado físico do número atômico e por que as propriedades químicas de um elemento, em última análise, são determinadas pela carga do núcleo de seu átomo?

6. Explique os três casos (indique-os) de desvios da sequência de posicionamento dos elementos na tabela periódica, com base no aumento de suas massas atômicas?

7. Qual a estrutura da tabela periódica? Períodos, grupos e subgrupos. Qual o significado físico do número do período e do grupo?

8. Em quais casos a capacidade de preenchimento do nível de energia e o número de elementos no período: a) coincidem; b) não coincidem? Explique o motivo.

9. Quais valores do número quântico correspondem aos números dos períodos? Defina o período com base na teoria sobre a estrutura do átomo.

10. Quais períodos da tabela periódica são chamados de pequenos e quais são grandes? O que determina o número de elementos em cada um deles?

11. Indique os subníveis energéticos de valência nas fórmulas eletrônicas dos átomos neutros apresentados: a) [KL]3s²3p¹; b) [K]2s²2p⁵; c) [KLM]4s²4p³; d) [KL]4s²3d⁸.

12. Onde na tabela periódica estão os gases nobres? Por que, anteriormente, eles pertenciam ao grupo zero e como eram chamados?

13. Por que o hidrogênio é colocado nos grupos I e VII da tabela periódica? Quais justificativas podem ser apresentadas para cada uma dessas alternativas?

14. Como as propriedades dos elementos das subgrupos principais mudam ao longo dos períodos e grupos? O que causa essas mudanças?

15. Qual a posição na tabela periódica ocupada por dois elementos, um dos quais é caracterizado pelo maior valor de potencial de ionização e eletronegatividade, e o outro pelos menores valores dessas grandezas?

16. Em quais átomos de elementos ocorre o chamado "colapso" dos elétrons? Explique a causa desse efeito.

17. Sob condições normais, apenas 11 elementos químicos são gases no estado livre e 2 elementos são líquidos no estado livre. Indique os símbolos e os nomes desses elementos.

18. A configuração dos elétrons de valência de dois elementos é expressa pelas fórmulas: a) 3s²3p² e 4s²3d²; b) 4s²3d³ e 4s²3d¹⁰4p³. Em que períodos e grupos esses elementos estão? Eles devem ter propriedades diferentes, apesar de possuírem o mesmo número de elétrons de valência?

19. Sabendo o número de elementos em cada período, determine a posição de um elemento na tabela periódica e suas principais propriedades químicas, de acordo com o número atômico: 35, 42 e 56.

20. Apesar de sua própria formulação, D. I. Mendeleev colocou o telúrio antes do iodo e o cobalto antes do níquel. Explique isso.

21. Como pode ser explicada a tendência geral: diminuição dos raios atômicos com o aumento do número atômico no período e aumento dos raios atômicos com o aumento do número atômico no grupo?

22. Com base em que critérios o cromo e o enxofre estão na mesma coluna da tabela periódica? Por que são colocados em subgrupos diferentes?

23. Com base em que critérios o fósforo e o vanádio estão na mesma coluna da tabela periódica? Por que são colocados em subgrupos diferentes?

24. Qual a sequência dos elementos, ordenada de acordo com o aumento de seus raios atômicos: a) Na, Mg, Al, Si; b) C, N, O, F; c) O, S, Sc, Fe; d) I, Br, Cl, F.

25. Quais são as semelhanças e diferenças entre os átomos: a) F e Cl; b) N e P?