Propriedades gerais dos elementos
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propriedades químicas e fís...
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 Moseley e o número atômico
 descobriu uma característica numérica dos átomos de
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 Família ou grupo: conjunto de átomos com propriedades químicas
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 são aquelas cujos valores numéricos
crescem ou decrescem à medida que o
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Propriedades gerais dos elementos
 Se repetem de período em
período, variando periodicamente com o
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Propriedades gerais dos elementos
 Considere uma molécula
diatômica simples.
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Propriedades gerais dos elementos
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aumenta, o tamanho do orbital aumenta.
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 Nos períodos 4,5 e 6 o decréscimo nos raios atômicos ao
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Propriedades gerais dos elementos
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adicionados à subcamada (n-2)f, e...
Propriedades gerais dos elementos
Tendências nos tamanhos dos íons
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Propriedades gerais dos elementos
Propriedades gerais dos elementos
 Para íons de mesma carga, o tamanho do íon
aumenta à medida que descemos em um
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Propriedades gerais dos elementos
 A primeira energia de ionização, I1, é a
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Propriedades gerais dos elementos
 Variações nas energias de ionização
sucessivas
 Há um acentuado aumento na energia de...
Propriedades gerais dos elementos
 A energia de ionização diminui à medida que
descemos em um grupo.
 Isso significa que...
Propriedades gerais dos elementos
 São duas as exceções: a remoção do primeiro
elétron p e a remoção do quarto elétron p
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 Cátions: os elétrons são primeiramente
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Propriedades gerais dos elementos
 A afinidade eletrônica é a alteração de energia
quando um átomo gasoso ganha um elétro...
Propriedades gerais dos elementos
 A afinidade eletrônica só apresenta aplicações práticas
para os não-metais, pois seus ...
Propriedades gerais dos elementos
Propriedades gerais dos elementos
 É a tendência que um átomo tem de atrair para sí
elétrons quando combinado, formando u...
Propriedades gerais dos elementos
 Essa força de atração tem uma relação com o RAIO ATÔMICO:
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Propriedades gerais dos elementos
Propriedades gerais dos elementos
 Quando dois íons A+ e B- se aproximam o tipo de ligação
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Propriedades gerais dos elementos
Metais
 O caráter metálico refere-se às propriedades dos
metais (brilhante ou lustroso...
Propriedades gerais dos elementos
 Quando os metais são oxidados, eles tendem a
formar cátions característicos.
 Todos m...
Propriedades gerais dos elementos
Metais
 A maior parte dos óxidos metálicos são básicos:
 Óxido metálico + água hidróx...
Propriedades gerais dos elementos
Não-metais
 A maior parte dos óxidos não-metálicos são
ácidos:
 óxido não-metálicos +...
Propriedades gerais dos elementos
 É um ciclo termodinâmico que relaciona a
energia reticular de um cristal com dados
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Propriedades gerais dos elementos
Entalpia de
formação
ΔHf
Entalpia de sublimação
ΔHs
Energia de
Ionização
EI
½ Entalpia
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Propriedades gerais dos elementos
 Percorrendo a tabela da esquerda para a
direita diminui o tamanho dos átomos por
causa...
Propriedades gerais dos elementos
 Percorrendo diagonalmente a tabela, os elementos
mostram certas semelhanças estas são ...
Propriedades gerais dos elementos
 A reatividade de um elemento químico está associada à
sua maior ou menor facilidade em...
Propriedades gerais dos elementos
conclusões:
a) entre os metais, o mais reativo é o frâncio (Fr)
b) entre os ametais, o m...
Propriedades gerais dos elementos
 As propriedades físicas são determinadas
experimentalmente, mas, em função dos dados
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Propriedades gerais dos elementos
Chama-se DENSIDADE ABSOLUTA (d) ou massa
específica de um elemento ao quociente entre su...
Propriedades gerais dos elementos
O Ósmio (Os) o elemento mais denso (22,5 g/cm3).
*** A tabela apresenta densidade obtida...
Propriedades gerais dos elementos
 Na família IA (alcalinos) e na família IIA (alcalinos
terrosos), IIB, 3A, 4A, os eleme...
Propriedades gerais dos elementos
É o volume ocupado por 1 mol (6,02 x10²³ átomos) de um
elemento no estado sólido. O volu...
Propriedades gerais dos elementos
 Lee, J.D.- Química Inorgânica- 4ª Edição- Editora Edgar
Blucher Ltda- 1996,-São Paulo ...
Propriedades gerais dos elementos
 Pesquisa sobre as propriedades
fisiológicas, ocorrência, obtenção e
utilização dos ele...
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  1. 1. Propriedades gerais dos elementos
  2. 2. Propriedades gerais dos elementos  Ordenar os elementos de modo que reflita as tendências nas propriedades químicas e físicas.  A primeira tentativa (Mendeleev e Meyer) ordenou os elementos em ordem crescente de massa atômica.  Faltaram alguns elementos nesse esquema. Mendeleev observou que a posição mais adequada para o As seria abaixo do P, e não do Si, o que deixou um elemento faltando abaixo do Si. Ele previu um número de propriedades para este elemento. Em 1886 o Ge foi descoberto. As propriedades do Ge se equiparam bem à sua previsão
  3. 3. Propriedades gerais dos elementos  Moseley e o número atômico  descobriu uma característica numérica dos átomos de cada elemento que ficou conhecida com número atômico e que posteriormente foi associada ao número de prótons  Lei Periódica: estabelece que quando os elementos são listados, seqüencialmente, em ordem crescente do número atômico, é observada uma repetição periódica em suas propriedades.  A tabela periódica moderna: organiza os elementos em ordem crescente de número atômico.
  4. 4. Propriedades gerais dos elementos  Família ou grupo: conjunto de átomos com propriedades químicas semelhantes e mesma configuração eletrônica no último nível de energia. Ex.: Família dos elementos alcalinos.  Período: conjunto de elementos com elétrons dispostos no mesmo número de níveis de energia. Ex.: lítio, berílio, flúor e neônio. PROPRIEDADES QUÍMICAS DEPENDEM CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA DO NÍVEL ENERGIA
  5. 5. Propriedades gerais dos elementos  são aquelas cujos valores numéricos crescem ou decrescem à medida que o número atômico aumenta. - Massa Atômica: sempre aumenta com o aumento do número atômico. - Calor Específico: o calor específico do elemento no estado sólido sempre diminui com o aumento do número atômico.
  6. 6. Propriedades gerais dos elementos  Se repetem de período em período, variando periodicamente com o número atômico.
  7. 7. Propriedades gerais dos elementos  Considere uma molécula diatômica simples.  A distância entre os dois núcleos é denominada distância de ligação.  Se os dois átomos que formam a molécula são os mesmos, metade da distância de ligação é denominada raio covalente do átomo.
  8. 8. Propriedades gerais dos elementos  Quando o número quântico principal aumenta, o tamanho do orbital aumenta.  Considere os orbitais s.  Todos os orbitais s são esféricos e aumentam em tamanho quando n aumenta.
  9. 9. Propriedades gerais dos elementos  Tendências periódicas nos raios atômicos  O tamanho atômico varia consistentemente através da tabela periódica.  Ao descermos em um grupo, o raio dos átomos aumenta.  Ao longo dos períodos da tabela periódica, o raio dos átomos torna-se menor. o Existem dois fatores agindo: o - Número quântico principal, n, e o - a carga nuclear efetiva, Zef. • A carga nuclear efetiva é a carga sofrida por um elétron em um átomo polieletrônico. • Os elétrons estão presos ao núcleo, mas são repelidos pelos elétrons que os protegem da carga nuclear. • A carga nuclear sofrida por um elétron depende da sua distância do núcleo e do número de elétrons mais internos. • Quando aumenta o número médio de elétrons protetores (S), a carga nuclear efetiva (Zeff) diminui. • Quando aumenta a distância do núcleo, S aumenta e Zef diminui.
  10. 10. Propriedades gerais dos elementos
  11. 11. Propriedades gerais dos elementos • À medida que o número quântico principal aumenta (ex., descemos em um grupo), a distância do elétron mais externo ao núcleo aumenta. Consequentemente, o raio atômico aumenta. • Ao longo de um período na tabela periódica, o número de elétrons mais internos mantém-se constante. Entretanto, a carga nuclear aumenta. Conseqüentemente, aumenta a atração entre o núcleo e os elétrons mais externos. Essa atração faz com que o raio atômico diminua.
  12. 12. Propriedades gerais dos elementos  Nos períodos 4,5 e 6 o decréscimo nos raios atômicos ao longo do período é moderado pela intervenção da série dos elementos de transição. Por quê?  Na configuração eletrônica dos elementos de transição é há um aumento gradual do número de elétrons na segunda camada externa (n-1), e não na camada de valência, n. sendo os elétrons colocados em (n-1)d, entre o núcleo e a camada de valência, protegendo parcialmente os elétrons da camada de valência da força de atração exercida pelo núcleo. Isso reduz a carga nuclear efetiva mantendo os elétrons de valência do átomo. Assim, ao longo da série dos elementos de transição, o raio atômico não decresce tão rapidamente como nas séries dos elementos representativos. No final da série dos elementos de transição, a subcamada (n-1)d se aproxima de sua população máxima, 10 elétrons, aumen6tando o efeito de blindagem, conseqüentemente, as repulsões inter- eletrônicas entre a camada (n-1) e a camada de valência provocam um menor aumento no tamanho.
  13. 13. Propriedades gerais dos elementos  Percorrendo a série dos lantanóides, os elétrons são adicionados à subcamada (n-2)f, enquanto aumenta, simultaneamente, a carga nuclear. O aumentos do efeito de blindagem dos elétrons da subcamada f compensa quase completamente o aumento da carga nuclear, resultando numa pequena contração através da série.  De um lantanóide para o próximo, o aumento do efeito de blindagem exercido pelos elétrons da camada interna resulta num aumento da carga nuclear. Assim, a contração do raio é de 0,001nm de um átomo para o outro, mas como eles são 14 elementos na série, a contração é de 0,013nm. Esta contração total é significativa e é denominada contração lantanídica.
  14. 14. Propriedades gerais dos elementos Tendências nos tamanhos dos íons  O tamanho do íon é a distância entre os íons em um composto iônico.  O tamanho do íon também depende da carga nuclear, do número de elétrons e dos orbitais que contenham os elétrons de valência.  Os cátions deixam vago o orbital mais volumoso e são menores do que os átomos que lhes dão origem.  Os ânions adicionam elétrons ao orbital mais volumoso e são maiores do que os átomos que lhe dão origem.
  15. 15. Propriedades gerais dos elementos
  16. 16. Propriedades gerais dos elementos  Para íons de mesma carga, o tamanho do íon aumenta à medida que descemos em um grupo na tabela periódica.  Todos os membros de uma série isoeletrônica têm o mesmo número de elétrons.  Quando a carga nuclear aumenta em uma série isoeletrônica, os íons tornam-se menores :  O2- > F- > Na+ > Mg2+ > Al3+
  17. 17. Propriedades gerais dos elementos  A primeira energia de ionização, I1, é a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo gasoso:  Na(g) Na+ (g) + e-  A segunda energia de ionização, I2, é a energia necessária para remover um elétron de um íon gasoso:  Na+ (g) Na2+ (g) + e-.  Quanto maior a energia de ionização, maior é a dificuldade para se remover o elétron.
  18. 18. Propriedades gerais dos elementos  Variações nas energias de ionização sucessivas  Há um acentuado aumento na energia de ionização quando um elétron mais interno é removido.
  19. 19. Propriedades gerais dos elementos  A energia de ionização diminui à medida que descemos em um grupo.  Isso significa que o elétron mais externo é mais facilmente removido ao descermos em um grupo.  À medida que o átomo aumenta, torna-se mais fácil remover um elétron do orbital mais volumoso.  Geralmente a energia de ionização aumenta ao longo do período.  Ao longo de um período, Zef aumenta. Consequentemente, fica mais difícil remover um elétron.
  20. 20. Propriedades gerais dos elementos  São duas as exceções: a remoção do primeiro elétron p e a remoção do quarto elétron p  Os elétrons s são mais eficazes na proteção do que os elétrons p. Consequentemente, a formação de s2p0 se torna mais favorável.  Quando um segundo elétron é colocado em um orbital p, aumenta a repulsão elétron- elétron. Quando esse elétron é removido, a configuração s2p3 resultante é mais estável do que a configuração inicial s2p4. Portanto, há uma diminuição na energia de ionização.
  21. 21. Propriedades gerais dos elementos Be Mg Valores elevados devido a estabilidade do subnível s preenchido Ga In B Al Decréscimo esperado O Ga é precedido pelos elementos da 1° série de transição (3d preenchendo), tornando-o menor. Assim como na 2° e 3° series de transição.
  22. 22. Propriedades gerais dos elementos
  23. 23. Propriedades gerais dos elementos  Configurações eletrônicas de íons  Cátions: os elétrons são primeiramente removidos do orbital com o maior número quântico principal, n:  Li (1s2 2s1) Li+ (1s2)  Fe ([Ar]3d6 4s2) Fe3+ ([Ar]3d5)  Ânions: os elétrons são adicionados ao orbital com o mais baixo valor de n disponível:  F (1s2 2s2 2p5) F- (1s2 2s2 2p6)
  24. 24. Propriedades gerais dos elementos  A afinidade eletrônica é a alteração de energia quando um átomo gasoso ganha um elétron para formar um íon gasoso:  Cl(g) + e- Cl- (g)  A afinidade eletrônica pode ser tanto exotérmica (como o exemplo acima) quanto endotérmica:  Ar(g) + e- Ar- (g)  Analise as configurações eletrônicas para determinar se a afinidade eletrônica é positiva ou negativa.  O elétron extra no Ar precisa ser adicionado ao orbital 4s, que tem uma energia significativamente maior do que a energia do orbital 3p.
  25. 25. Propriedades gerais dos elementos  A afinidade eletrônica só apresenta aplicações práticas para os não-metais, pois seus átomos tendem a receber elétrons. Para os metais é muito difícil medir a eletroafinidade, porque seus átomos não tendem a receber elétrons, isto é, não ficarão estáveis ao receberem elétrons.  Essa variação se explica pela distância entre o elétron e o núcleo: quanto menor o raio, mais energia deverá perder. Portanto, a afinidade eletrônica tem uma variação paralela, mas inversa ao raio.
  26. 26. Propriedades gerais dos elementos
  27. 27. Propriedades gerais dos elementos  É a tendência que um átomo tem de atrair para sí elétrons quando combinado, formando um composto.  A eletronegatividade dos elementos não é uma grandeza absoluta, mas, sim, relativa. Ao estudá-la, na verdade estamos comparando a força de atração exercida pelos átomos sobre os elétrons de uma ligação.  Átomos com níveis eletrônicos quase completos terão eletronegatividades maior do que átomos com níveis eletrônicos escassamente preenchidos.   Formam-se ligações covalentes entre elementos com valores próximos de eletronegatividades e as ligações iônicas entre elementos com eletronegatividade muito diferentes. A : B δ+δ-
  28. 28. Propriedades gerais dos elementos  Essa força de atração tem uma relação com o RAIO ATÔMICO: Quanto menor o tamanho de um átomo, maior será a força de atração, pois a distância núcleo-elétron da ligação é menor. Também não é definida para os gases nobres.  A eletronegatividade é uma propriedade que resulta da ação conjunta da energia de ionização e da eletroafinidade, mede a tendência relativa que um átomo possui de atrair elétrons e se torna mais perceptível quando o átomo está participando de uma ligação química. Coube a Linus Pauling criar uma escala arbitrária para medir essa tendência, que é relativa, pois é estabelecida comparativamente. Na escala de Pauling, ao elemento mais eletronegativo (o flúor) foi atribuída eletronegatividade 4,0. As demais são determinadas em função dessa, correspondendo ao elemento menos eletronegativo (o césio) o valor 0,7.
  29. 29. Propriedades gerais dos elementos
  30. 30. Propriedades gerais dos elementos  Quando dois íons A+ e B- se aproximam o tipo de ligação dependerá do efeito de um sobre o outro. O íon positivo atrai o íon negativo e repele o núcleo, provocando uma distorção ou polarizando o íon negativo se a polarização for pequena resulta ligação iônica.  Poder polarizante - capacidade de um íon em provocar distorção.  Polarizabilidade - suscetibilidade do íon em sofrer distorção.  Poder polarizante aumenta à medida que os íons se tornam menores e à medida que aumenta sua carga.   Regras de Fajans - A formação de ligações covalentes é favorecida por:   - íon positivo pequeno.  - íon negativo grande.  - cargas elevadas em ambos os íons.
  31. 31. Propriedades gerais dos elementos
  32. 32. Propriedades gerais dos elementos Metais  O caráter metálico refere-se às propriedades dos metais (brilhante ou lustroso, maleável e dúctil, os óxidos formam sólidos iônicos básicos e tendem a formar cátions em solução aquosa).  O caráter metálico aumenta à medida que descemos em um grupo.  O caráter metálico diminui ao longo do período.  Os metais têm energias de ionização baixas.  A maioria dos metais neutros sofre oxidação em vez de redução.
  33. 33. Propriedades gerais dos elementos  Quando os metais são oxidados, eles tendem a formar cátions característicos.  Todos metais do grupo 1A formam íons M+.  Todos metais do grupo 2A formam íons M2+.  A maioria dos metais de transição têm cargas variáveis.
  34. 34. Propriedades gerais dos elementos Metais  A maior parte dos óxidos metálicos são básicos:  Óxido metálico + água hidróxido metálico  Na2O(s) + H2O(l) 2NaOH(aq) Não-metais  Os não-metais apresentam um comportamento mais variado do que os metais.  Quando os não-metais reagem com os metais, os não-metais tendem a ganhar elétrons:  metal + não-metal sal  2Al(s) + 3Br2(l) 2AlBr3(s)
  35. 35. Propriedades gerais dos elementos Não-metais  A maior parte dos óxidos não-metálicos são ácidos:  óxido não-metálicos + água ácido  P4O10(s) + H2O(l) 4H3PO4(aq) Metalóides  Os metalóides têm propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais.  Exemplo: o Si tem brilho metálico, mas é quebradiço.  Os metalóides são famosos na indústria de semicondutores.
  36. 36. Propriedades gerais dos elementos  É um ciclo termodinâmico que relaciona a energia reticular de um cristal com dados termodinâmicos como: Entalpia de sublimação (ΔHs), Energia de Ionização (EI), Entalpia de Dissociação (ΔHd), Afinidade Eletrônica (AE) e Energia Reticular (U), seguindo a seguinte equação: Lei de Hess: ΔHf = ΔHs + EI + 1/2ΔHd + AE + U
  37. 37. Propriedades gerais dos elementos Entalpia de formação ΔHf Entalpia de sublimação ΔHs Energia de Ionização EI ½ Entalpia de dissociação ΔHd Afinidade eletrônica AE Energia Reticular U Obtido pela lei de Hess
  38. 38. Propriedades gerais dos elementos  Percorrendo a tabela da esquerda para a direita diminui o tamanho dos átomos por causa da carga nuclear adicional, aumentando a energia de ionização.  O caráter metálico também diminui.  Os óxidos tornam-se menos básicos.  Descendo um grupo da tabela aumenta o tamanho dos átomos. Decresce assim a energia de ionização e aumenta o caráter metálico. Os óxidos tornam-se mais básicos.
  39. 39. Propriedades gerais dos elementos  Percorrendo diagonalmente a tabela, os elementos mostram certas semelhanças estas são semelhanças acentuadas nos seguintes pares de elementos.  Li Be B C  Na Mg Al Si  Num período, da esquerda para a direita a carga dos íons aumenta, o tamanho dos íons diminui, provocando aumento do poder polarizante.  Num grupo, de cima para baixo o tamanho dos íons aumenta e o poder polarizante decresce.  Diagonalmente estes dois efeitos cancelam-se parcialmente, não havendo variação acentuada nestas propriedades.
  40. 40. Propriedades gerais dos elementos  A reatividade de um elemento químico está associada à sua maior ou menor facilidade em ganhar ou perder elétrons. Assim, os elementos mais reativos serão tantos os metais que perdem elétrons com maior facilidade, quanto os ametais que ganham elétrons com maior facilidade.  Um átomo pequeno atrai elétrons mais facilmente que um átomo grande.  Os gases nobres, em condições naturais, são estáveis e não se ligam a nenhum outro átomo. Devido a esse fato, poderemos dizer que os gases nobres apresentam eletronegatividade e eletroafinidade nulas.  A propriedade inversa a eletronegatividade recebe o nome de eletropositividade
  41. 41. Propriedades gerais dos elementos conclusões: a) entre os metais, o mais reativo é o frâncio (Fr) b) entre os ametais, o mais reativo é o flúor (F).
  42. 42. Propriedades gerais dos elementos  As propriedades físicas são determinadas experimentalmente, mas, em função dos dados obtidos, podemos estabelecer regras genéricas para sua variação, considerando a posição do elemento na tabela periódica
  43. 43. Propriedades gerais dos elementos Chama-se DENSIDADE ABSOLUTA (d) ou massa específica de um elemento ao quociente entre sua massa (m) e seu volume (v). Portanto: d = m/v. Num grupo, a densidade absoluta varia no mesmo sentido que o volume. Num período, a densidade absoluta varia no sentido oposto dos volumes atômicos; isso é explicável, pois pela fórmula d = m/v, quanto menor o volume maior deverá ser a densidade.
  44. 44. Propriedades gerais dos elementos O Ósmio (Os) o elemento mais denso (22,5 g/cm3). *** A tabela apresenta densidade obtida a 0 ° C e 1 atm.
  45. 45. Propriedades gerais dos elementos  Na família IA (alcalinos) e na família IIA (alcalinos terrosos), IIB, 3A, 4A, os elementos de maior ponto de fusão (PF) e ponto de ebulição (PE) estão situados na parte superior da tabela.  De modo inverso, nas demais famílias, os elementos com maiores PF e PE estão situados na parte inferior.  Nos períodos, de maneira geral, os PF e PE crescem das extremidades para o centro da tabela. Entre os metais o tungstênio (W) é o que apresenta o maior PF: 5900 ° C. Uma anomalia importante ocorre com o elemento químico carbono (C),um ametal: Ele tem uma propriedade de originar estruturas formadas por um grande número de átomos, o que faz com que esse elemento apresente elevados pontos de fusão ( PF =3550 ° C)
  46. 46. Propriedades gerais dos elementos É o volume ocupado por 1 mol (6,02 x10²³ átomos) de um elemento no estado sólido. O volume atômico não é o volume de um átomo mas o volume de um conjunto (1 mol) de átomos, consequentemente, no volume influem não só o volume individual de cada átomo, como também o espaçamento existente entre os átomos. Numa família, o volume atômico aumenta de acordo com o número atômico. Num período, o volume atômico cresce do centro para as extremidades, à esquerda, o crescimento acompanha o raio atômico, já à direita, a variação é oposta porque, nos elementos aí situados (principalmente nos não-metais), o “espaçamento” entre os átomos passa a ser considerável.
  47. 47. Propriedades gerais dos elementos  Lee, J.D.- Química Inorgânica- 4ª Edição- Editora Edgar Blucher Ltda- 1996,-São Paulo - Brasil.  MAHAN, Bruce H. & MYERS, R. J. Química - Um Curso Universitário. Ed. Edgard Blucher LTDA: São Paulo, 2003.  ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química:Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Bookman: Porto Alegre, 2001.  http://www.conteudoglobal.com/cultura/tabela_periodica /index.asp?action=classificacoes_periodicas_elementos_an tigas&nome=Classifica%E7%F5es+Peri%F3dicas+dos+Element os+Antigas Acesso em 18/03/2013  http://educacao.uol.com.br/quimica/ult1707u10.jhtm Acesso em 18/03/2013  http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc20/v20a07.pdf Acesso em 18/03/2013
  48. 48. Propriedades gerais dos elementos  Pesquisa sobre as propriedades fisiológicas, ocorrência, obtenção e utilização dos elementos (ex: separação mecânica, decomposição térmica, redução quimica a altas temperaturas, etc)  Resolução da lista de exercícios.

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