Por que os elementos químicos situados nas colunas 3 a 12 são chamados de elementos de transição?

Estes exercícios sobre elementos de transição na Tabela Periódica testarão seus conhecimentos sobre a identificação e a posição deles na Tabela. Publicado por: Diogo Lopes Dias

(PUC-RJ) Certos elementos químicos conhecidos como "terras-raras" são utilizados na fabricação de produtos de alta tecnologia. Entre eles, citam-se o lantânio e o cério, usados na fabricação de catalisadores, o európio, que é o responsável pela cor vermelha dos tubos de imagem, o samário e o Neodímio, utilizados em calculadoras e relógios eletrônicos. Qual é a afirmativa correta acerca das "terras raras" mencionadas?

a) são metais alcalinoterrosos.

b) comportam-se como halogênios.

c) comportam-se como metais alcalinos.

d) apresentam números atômicos entre 57 e 63.

e) apresentam números de massa acima de 220.

(FEI-SP) As configurações eletrônicas dos átomos neutros dos elementos X e Y, no estado fundamental, são respectivamente iguais a:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2

Com base nessas configurações, identifique a afirmação incorreta:

a) ambos pertencem ao 5o período da Tabela Periódica;

b) X é um metal de transição interna;

c) Y é um metal de transição;

d) ambos possuem, respectivamente, números atômicos iguais a 38 e 40;

e) X pertence à família 2A e Y, à família 4B da Tabela Periódica.

Quando falamos sobre os elementos químicos situados entre as colunas 3 a 12 na Tabela Periódica, percebemos que eles apresentam como subníveis mais energéticos d ou f, não sendo chamados, então, de elementos representativos. Qual é a denominação dada aos elementos situados nas colunas 3 a 12?

a) Halogênios

b) Calcogênios

c) Metais alcalinoterrosos

d) Metais de transição

e) Metais alcalinos

Denomina-se de terras-raras o conjunto de elementos químicos pertencentes ao bloco f do grupo 3 da Tabela Periódica, com exceção dos actinídeos (7º período do grupo 3). Os metais terras-raras são encontrados comumente na forma de óxidos, sendo o caráter iônico dos óxidos diretamente proporcional ao raio atômico do metal. Qual dos símbolos abaixo pertence a um dos metais terras-raras?

a) Ac

b) Ti

c) Lu

d) U

e) Pb

respostas

Letra d). Os elementos químicos destacados no enunciado (Lantânio, Cério, Samário, Európio e Neodímio) estão na série dos lantanídeos, os quais apresentam números atômicos entre 57 e 63 e não podem ser:

• Alcalinoterrosos (Berílio, Magnésio, Cálcio, Estrôncio, Bário e Rádio);

• Halogênio (Flúor, Cloro, Bromo, Iodo e Astato);

• Metais alcalinos (Lítio, Sódio, Potássio, Rubídio, Césio e Frâncio);

• E todos apresentam massa inferior a 180.

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Letra b). O subnível mais energético do elemento X é o d, o que caracteriza subnível mais energético de elemento de transição externa. As demais alternativas estão corretas porque:

a) Analisando as distribuições, percebemos que o nível mais distante citado é o 5.

c) Y é elemento de transição porque seu subnível mais energético é o d.

d) Somando os elétrons presentes em cada distribuição, temos os números 38 e 40, respectivamente.

e) Subnível mais energético 5s2 corresponde sempre à família IIA e d2 corresponde sempre à família IVB.

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Letra d). Halogênios, calcogênios, alcalinos e alcalinoterrosos são denominações de elementos representativos, os quais não pertencem às colunas 3 a 12.

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Letra c). A resposta é a letra “c” porque o Lu é o Lantânio, o qual pertence ao 6º Período do grupo 3 da Tabela. As outras alternativas estão incorretas porque:

a) e d) pertencem ao 7º Período do grupo 3 da tabela.

b) pertence ao grupo 4 da tabela.

e) pertence ao grupo 14 da tabela.

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Leia o artigo relacionado a este exercício e esclareça suas dúvidas

Uma das formas que os elementos químicos são organizados é através de famílias, que correspondem as sequências verticais da tabela periódica.

As 18 colunas da tabela agrupam os elementos de acordo com as semelhanças nas propriedades químicas.

Organizar os elementos químicos em famílias foi uma maneira prática de estruturar as várias informações encontradas e apresentá-las de maneira simples.

Para facilitar a localização de um elemento químico, as famílias foram designadas em números de 1 a 18 como vemos a seguir:

Pela contribuição de muitos cientistas e de várias tentativas de arranjar os dados, a tabela periódica evoluiu, estabelecendo uma ordem para dispor os elementos.

Nomenclatura das famílias

• As famílias da tabela foram divididas em A (representativos) e B (transição), sendo identificadas por letras e números.
• Os elementos representativos correspondem as famílias 0, 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A e 7A.
• Os elementos de transição correspondem as famílias 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B e 8B.
• Por determinação da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), as famílias passaram a ser identificadas em grupos de 1 a 18.

Tabela Periódica e distribuição eletrônica

As semelhanças entre os elementos de uma mesma família ocorrem porque o número de elétrons de valência do átomo no estado fundamental é o mesmo para os membros de determinado grupo.

Por exemplo:

Os átomos do grupo 1 tem seus elétrons distribuídos por mais de um nível de energia, mas todos tem um elétron de valência.

Com isso, observamos que fazendo a distribuição eletrônica do átomo no estado fundamental, descobrimos a sua posição na tabela periódica.

Elementos representativos

Os elementos representativos apresentam um comportamento químico relativamente menos complexo que os elementos de transição e formam a maior parte das substâncias que nos rodeiam.

Algumas das famílias de elementos representativos recebem nomes especiais, conforme vemos a seguir:

Através da tabela, podemos observar que:

• Os elementos apresentados acima são classificados em representativos por apresentarem o elétron mais energético em um subnível s ou p.
• Os elétrons distribuem-se por níveis de energia e n representa o nível mais externo do átomo no estado fundamental.
• Os elementos representativos, segundo a recomendação da IUPAC, pertencem aos grupos ou famílias 1,2,13,14,15,16,17 e 18.

O hidrogênio é classificado à parte dos outros elementos. Mesmo possuindo configuração eletrônica 1s1, ele não faz parte do grupo 1 por apresentar um comportamento singular.

Elementos de transição

Os elementos de transição correspondem aos grupos de 3 a 12. Recebem esse nome por possuírem características intermediárias entre os grupos 1 e 2 e os elementos representativos não metálicos.

Os metais de transição são definidos pela IUPAC como:

Um elemento de transição possui um subnível d incompleto ou pode formar cátions com um subnível d incompleto.

Quando o elétron mais energético do átomo no estado fundamental está em um subnível d incompleto, ele é caracterizado como de transição externa.

Os lantanídeos e os actinídeos são elementos de transição interna por possuir ao menos um subnível f incompleto.

Quando os elementos tem elétrons que preenchem os orbitais d ou f, eles exibem propriedades semelhantes e podem ser classificados em elementos de transição externa ou interna.

Como observamos na imagem, a família 8B corresponde a 3 colunas, são os grupos 8, 9 e 10, que foram agrupados assim por ter características próximas.

Leia também sobre Classificação Periódica dos Elementos.

Principais características das famílias

Na tabela abaixo, estão apresentadas as principais propriedades dos grupos da tabela periódica:

As propriedades químicas e físicas distinguem uma família de outra. Como vimos, as propriedades químicas estão relacionadas aos elétrons de valência, e através deles, um átomo interage com outro, sendo responsáveis pelo comportamento químico e ligações químicas formadas.

As propriedades físicas de elementos de um mesmo grupo podem variar de acordo com número atômico e massa.

Exercícios

Agora que você conheceu um pouco mais sobre as famílias da Tabela Periódica, teste seus conhecimentos e verifique o que aprendeu.

1) Considere o seguinte extrato da Tabela Periódica.

a) Indique dois elementos que tenham dois elétrons de valência.
b) Indique um elemento que reaja violentamente com a água, originando um hidróxido do metal.
c) Indique um elemento pouco reativo.
d) Indique dois elementos que se combinam com os metais alcalinos originando sais.

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Resposta:

a) B e J
Dois elétrons de valência corresponde ao grupo 2, que tem configuração eletrônica ns2 e estão representados no exercício por B e J.

b) A, B, I ou J.
A e I representam elementos da família 1; já B e J são da família 2. Como vimos na tabela de propriedades, elementos do grupo 1 e 2 são muito reativos e podem formar hidróxidos, como nos exemplos dados: KOH e Mg(OH)2.

c) G
Os gases nobres são muito estáveis e, por isso, são pouco reativos. A letra G está inserida na tabela como um elemento dessa família.

d) F e K
Os halogênios reagem com os metais alcalinos para formar sais. O exemplo mais comum disso é o sal de cozinha, NaCl.

2) Na figura seguinte estão representados três elementos químicos, da esquerda para a direita, lítio, sódio e potássio.

Seleciona a opção que completa corretamente cada uma das afirmações seguintes.

1.1) “Podemos dizer que o lítio, o sódio e o potássio…

(A) … pertencem ao mesmo período.”
(B) … tem o mesmo número atômico.”
(C) … pertencem ao mesmo grupo.”
(D) … tem o mesmo número de massa.”

1.2) “Os elementos lítio, sódio e potássio…
(A) … tem propriedades químicas muito semelhantes.”
(B) … tem propriedades químicas muito diferentes.”
(C) … são não metais.”
(D) … reagem com a água originando soluções ácidas.”

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Respostas:

1.1) (C) pertencem ao mesmo grupo.

1.2) (A) tem propriedades químicas muito semelhantes.

Podemos obter essa informação consultando a tabela periódica ou fazendo a distribuição eletrônica dos elementos lítio, sódio e potássio. Veremos que os três possuem um elétron na camada de valência e por fazerem parte do mesmo grupo, as propriedades químicas são muito semelhantes.

3) Considere a tabela seguinte, onde estão representados os números atômicos e as distribuições eletrônicas de alguns elementos químicos.

Indique o grupo de cada elemento.

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Resposta:

Lítio e potássio: grupo 1. (Possuem um elétron na camada de valência).
Berílio e cálcio: grupo 2. (Possuem dois elétrons na camada de valência).
Flúor e cloro: grupo 17. (Possuem sete elétrons na camada de valência).
Neônio e argônio: grupo 18. (Possuem oito elétrons na camada de valência).

Confira questões de vestibulares com resolução comentada em Exercícios sobre a Tabela Periódica e questões inéditas sobre o tema em Exercícios sobre Organização da Tabela Periódica.

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).

Por que os elementos químicos situados nas séries dos lantanídeos e os actinídeos são chamados de elementos de transição interna?

Como saber se o elemento e representativo ou de transição?

Qual deles e são de transição?

Porque os elementos que formam uma coluna da Tabela Periódica recebem o nome de família?