A Tabela Periódica teve como base as propriedades observadas experimentalmente nos elementos. Elementos diferentes têm, em geral, propriedades também diferentes. Há, no entanto, grupos de elementos que apresentam propriedades muito semelhantes; o grupo dos metais alcalinos a que pertence o sódio e o potássio, o grupo dos halogéneos de que faz parte o cloro, o bromo e o iodo, etc., etc., os elementos de um mesmo destes grupos têm não só propriedades físicas muito semelhantes como comportamento químico análogo. As propriedades físicas e químicas as dos elementos mostraram ser função periódica do número atómico.
Na Tabela Periódica, os elementos encontram-se ordenados por ordem crescente dos seus números atómicos; a distribuição dos elementos na tabela faz-se ao longo de linhas horizontais, paralelas umas às outras, e de tal modo que os elementos com propriedades semelhantes ficam numa mesma coluna vertical: os metais alcalinos, lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio, aos quais correspondem os valores mínimos das energias de ionização, formam a primeira coluna da Tabela Periódica; os elementos hélio, néon, árgon, crípton, xénon e radão, aos quais correspondem as energias de ionização máximas e apresentam, em comum, a mesma inércia química, constituem a última coluna da Tabela.
Os elementos de uma mesma coluna da Tabela Periódica, dizem-se congéneres ou da mesma família e formam um grupo da tabela. As propriedades físicas e o comportamento químico dos elementos de um dado grupo são análogos: o que se conhecer acerca das propriedades físicas e químicas de um deles facilitará o estudo de todos os outros.
Ao longo de uma linha horizontal da Tabela Periódica, a variação das propriedades dos elementos processa-se de uma maneira regular. Os elementos que se encontram numa mesma linha horizontal constituem um período.
Na Tabela Periódica, os grupos I e II incluem os elementos de todos os períodos que se situam, respectivamente, na primeira e segunda colunas, a contar da esquerda; os grupos III, IV, V, VII, e VIII incluem os elementos de todos os períodos que formam as seis colunas da Tabela que se situam na sua parte direita.
Os elementos que ocupam a parte central do Quadro Periódico, pertencentes aos períodos largos, designam-se por elementos de transição e têm propriedades diferentes dos elementos representativos.
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GRUPO I DA TABELA PERIÓDICA: OS METAIS ALCALINOS
O grupo I da Tabela Periódica é constituído por seis elementos muito semelhantes nas suas propriedades físicas e no seu comportamento químico: o lítio, o sódio, o potássio, o rubídio, o césio e o frâncio. O sódio e o potássio aparecem com abundância na Natureza; o lítio, o rubídio e o césio são mais raros; o frâncio só se encontra em vestígios e todos os isótopos que se conhecem são instáveis ( radioactivos ).
1 - Propriedades físicas.
Todos os elementos deste grupo são sólidos à temperatura ambiente, muito pouco duros, excelentes condutores do calor e da electricidade.
2 - Propriedades químicas.
Os metais alcalinos não se encontram livres na natureza devido à sua extrema reactividade. Expostos ao ar oxidam-se rapidamente; por essa razão, só as superfícies recém-formadas apresentam brilho metálico. Têm que se guardar ao abrigo do ar, em petróleo ou tolueno, por exemplo, ou numa atmosfera inerte. O comportamento químico dos elementos do grupo I é muito homogéneo. Todos eles apresentam uma primeira energia de ionização extremamente pequena, o que indica, por parte do núcleo, uma atracção fraca, sobre o electrão de valência.
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GRUPO II DA TABELA PERIÓDICA: OS METAIS ALCALINO-TERROSOS
O grupo II da Tabela Periódica comporta seis elementos, o berílio, o magnésio, o cálcio, o estrôncio, o bário e o rádio, muito semelhantes entre si, como acontecia com os metais alcalinos, mas em que a gradação das propriedades é muito mais acentuada, ao longo do grupo. No elemento de maior número atómico, o rádio, tal como acontecia, ainda, no grupo I, com o frâncio, todos os isótopos são instáveis (radioactivos).
1 - Propriedades físicas
Todos os elementos deste grupo apresentam carácter metálico acentuado, embora menos que os do grupo I; designam-se por metais alcalino-terrosos. São moles, mas menos que os elementos do grupo I; a dureza, como nos metais alcalinos, decresce ao longo do grupo, à medida que o número atómico cresce. São sólidos à temperatura ambiente, bons condutores do calor e da electricidade.
2 - Propriedades químicas
Os metais alcalino-terrosos, tal como os metais alcalinos, não se encontram livres na Natureza. A causa disso está na grande reactividade que apresentam, inferior, contudo, à dos elementos do grupo I; reagem com numerosas substâncias, principalmente com os elementos não metálicos da parte direita da Tabela Periódica, e reagem, também, com a água; estas reacções diferem, das dos metais alcalinos, no vigor com que se processam. A família dos metais alcalino-terrosos é uma família de comportamento químico homogéneo.
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GRUPO VII DA TABELA PERIÓDICA: OS HALOGÉNEOS
Este grupo inclui cinco elementos, o flúor, o cloro, o bromo, o iodo e o astátio, dos quais os mais abundantes são o flúor e o cloro. O astátio não aparece na Natureza e todos os isótopos que se conhecem são instáveis (radioactivos). Os elementos do grupo VII da Tabela Periódica são designados por halogéneos, nome que significa geradores de sais; estes elementos são dotados de grande reactividade química e reagem com quase todos os elementos formando haletos. Os haletos dos elementos metálicos são iónicos; é a partir destes sais que normalmente se obtêm os halogéneos, pois não existem livres na Natureza.
1 - Propriedades físicas
No estado elementar os halogéneos existem sob a forma de moléculas diatómicas que apresentam grande estabilidade; sob este aspecto, são semelhantes aos átomos dos gases inertes e aos iões dos metais alcalinos e alcalino-terrosos. O estado físico dos halogéneos varia gradualmente ao longo do grupo: o primeiro elemento, o flúor, é um gás à temperatura ambiente e é difícil de liquefazer; o segundo elemento, o cloro, é ainda gasoso à temperatura ambiente mas é substancialmente mais fácil de liquefazer; o terceiro elemento, o bromo, é líquido e o quarto, o iodo, é sólido. Todos estes elementos são muito tóxicos produzindo queimaduras difíceis de curar.
2 - Propriedades químicas
Os halogéneos são muito reactivos; o seu comportamento químico está de acordo com as energias de ionização e afinidades electrónicas elevadas que os átomos apresentam. Devido à sua grande reactividade, estes elementos não se encontram livres na Natureza. Formam compostos binários praticamente com quase todos os elementos e a reacção processa-se, muitas vezes, de maneira espontânea, à temperatura ambiente.
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O HIDROGÉNIO, UM ELEMENTO SINGULAR NA TABELA PERIÓDICA
O hidrogénio, o primeiro elemento do Quadro Periódico, apresenta uma configuração electrónica muito especial. Por ter um único electrão na camada de valência, ela assemelha-se à configuração electrónica dos metais alcalinos; por lhe faltar apenas um electrão para preencher completamente a camada de valência, a configuração electrónica do hidrogénio assemelha-se à de um halogéneo. A química do hidrogénio mostra que ele se assemelha, aos metais alcalinos e não aos halogéneos. É por esta razão que o hidrogénio se coloca, na Tabela Periódica, no grupo I. Na realidade, ele constitui, em si só, uma família distinta e não se enquadra, verdadeiramente, em nenhum grupo da Tabela Periódica.
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GRUPO VIII DA TABELA PERIÓDICA: OS GASES INERTES
Os gases inertes, o hélio, o néon, o árgon, o crípton, o xénon e o radão, constituem o grupo VIII da Tabela Periódica. Existem na atmosfera, como gases não combinados; as suas moléculas, no estado elementar, são monoatómicas, isto é, os átomos encontram-se isolados, sem se ligarem uns aos outros. Tal como acontece nos grupos I, II e VII, também, neste grupo, o elemento de maior número atómico, o radão, é instável (radioactivo). Todos os compostos formados à custa de um gás nobre mostram pequena estabilidade; é contudo suficiente para se poderem estudar as suas propriedades. Por decomposição, estes compostos põem em liberdade o gás inerte.
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ELEMENTOS DO TERCEIRO PERÍODO
Os elementos que constituem um dado grupo na Tabela Periódica apresentam entre si propriedades semelhantes; faz-se, contudo, sentir uma certa gradação nessas propriedades, à medida que o número atómico varia. Essa gradação não é igualmente acentuada em todos os grupos: no grupo I quase se não faz sentir, como tivemos ocasião de observar; nota-se nitidamente no grupo II e é flagrante no grupo VII. Ao longo de um período, os elementos apresentam grandes diferenças entre si: os elementos da parte esquerda, elementos metálicos, são substancialmente diferentes dos elementos da parte direita, os não metais. A variação nas propriedades, desde uns até aos outros, vai-se fazendo, gradualmente, ao longo de um período.
