Elementos químicos

O elemento químico é a base de todas as substâncias conhecidas. Ele é formado por átomos com o mesmo número de prótons, logo, sempre que houver átomos com números atômicos iguais, trata-se de um mesmo elemento.

Atualmente são conhecidos 118 elementos químicos, os quais estão organizados na tabela periódica em grupos (colunas) e períodos (filas horizontais), sendo 92 naturais e 26 artificiais.

Leia também: Como a tabela periódica é organizada?

Resumo sobre os elementos químicos

• Elementos químicos são substâncias puras e fundamentais na Química.
• Cada elemento é composto por átomos idênticos, com o mesmo número de prótons.
• São a base da matéria e não podem ser decompostos em substâncias mais simples por processos químicos.
• São representados na tabela periódica com símbolos químicos únicos.
• São organizados em grupos (famílias) e períodos com base em suas propriedades e características.
• Suas propriedades físicas incluem ponto de fusão, ponto de ebulição e densidade.
• Suas propriedades químicas incluem reatividade e capacidade de formar ligações.
• A combinação de elementos forma compostos químicos, a base de todas as substâncias.
• Cada elemento desempenha um papel crucial na compreensão das propriedades da matéria e das interações químicas.

Videoaula sobre os elementos químicos

O que são elementos químicos?

Elementos químicos são substâncias puras e fundamentais que não podem ser decompostas em substâncias mais simples por meio de processos químicos comuns. Sendo assim, cada elemento é composto por átomos idênticos, que têm o mesmo número de prótons no núcleo. Além disso, cada um deles possui um símbolo químico único, geralmente composto por uma ou duas letras, que é usado para identificá-lo.

Vale ressaltar que cada elemento tem características únicas, incluindo suas propriedades físicas (como ponto de fusão, ponto de ebulição e densidade) e suas propriedades químicas (como reatividade e capacidade de formar ligações químicas). A combinação de diferentes elementos em várias proporções resulta na formação de compostos químicos, que são a base de todas as substâncias que encontramos no mundo ao nosso redor.

Lista de todos os elementos químicos

Os elementos químicos são organizados na tabela periódica seguindo a ordem dos seus números atômicos, formando filas horizontais (períodos) e colunas (grupos). O quadro abaixo apresenta os nomes de todos os elementos conhecidos e seus respectivos símbolos e números atômicos (Z).                                                                      

Classificação periódica dos elementos químicos

Trata-se de um arranjo sistemático de todos os elementos químicos conhecidos com base em suas propriedades e características comuns. Esse arranjo é chamado de tabela periódica, cuja organização é feita de forma que os elementos com propriedades semelhantes sejam agrupados juntos, permitindo identificar tendências e padrões característicos de cada grupo.

Vale ressaltar que a classificação periódica foi originalmente proposta por Dmitri Mendeleev em 1869 e que atualmente os elementos são organizados de acordo com seu número atômico, que representa a quantidade de prótons no núcleo de um átomo. Diante disso, podemos salientar as principais divisões da tabela periódica:

• Períodos: As fileiras horizontais na tabela periódica são chamadas de períodos, e cada período corresponde a um nível de energia eletrônica ocupado pelos elétrons nos átomos dos elementos. Conforme você se move da esquerda para a direita em um período, o número atômico aumenta.
• Grupos (ou famílias): Já as colunas verticais na tabela periódica são conhecidas como grupos ou famílias. Nesse caso os elementos em um mesmo grupo possuem propriedades químicas semelhantes, porque eles têm o mesmo número de elétrons na camada de valência (a camada mais externa de elétrons). Isso influencia diretamente como os átomos interagem com outros átomos para formar compostos químicos.

• Blocos: A tabela periódica é dividida em blocos, e cada um deles é associado a um subnível de energia específico. Os principais blocos são: s, p, d e f, e eles determinam a ordem em que os elétrons são preenchidos nas camadas eletrônicas.

Sendo assim, a organização periódica dos elementos revela tendências previsíveis em suas propriedades físicas e químicas à medida que você se move de cima para baixo e da esquerda para a direita na tabela. Alguns exemplos incluem raio atômico, energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividade.

 Além disso, à medida que você se move de cima para baixo em um grupo, os átomos tendem a ficar maiores devido ao aumento do número de níveis de energia. À medida que você se move da esquerda para a direita em um período, o tamanho do átomo geralmente diminui, devido ao aumento da carga nuclear efetiva, apesar do aumento no número de elétrons.

Por fim, a tabela periódica também é dividida em três categorias principais: metais, não metais e metal de transição. Os metais são geralmente bons condutores de eletricidade, os não metais têm propriedades opostas e os metais de transição são encontrados no bloco d.

Leia também: Quais são as propriedades periódicas?

Propriedades dos elementos químicos

Os elementos químicos exibem uma ampla variedade de propriedades físicas e químicas que são fundamentais para entender como eles interagem entre si e a natureza da matéria. Diante disso, podemos destacar as principais, como:

• Peso atômico: é a média ponderada das massas dos isótopos desse elemento. Ele é expresso em unidades de massa atômica (u) e é usado para calcular quantidades em reações químicas.
• Raio atômico: refere-se à distância média entre o núcleo de um átomo e seus elétrons externos. O raio atômico aumenta de cima para baixo em um grupo e diminui da esquerda para a direita em um período.
• Energia de ionização: é a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro para formar um íon positivo. Geralmente, a energia de ionização diminui de cima para baixo em um grupo e aumenta da esquerda para a direita em um período.
• Afinidade eletrônica: é a energia liberada quando um átomo neutro ganha um elétron para formar um íon negativo. Ela tende a aumentar da esquerda para a direita em um período e pode variar em grupos.
• Eletronegatividade: é a medida da capacidade de um átomo de atrair elétrons em uma ligação química. Ela segue padrões semelhantes à afinidade eletrônica, aumentando da esquerda para a direita em um período e diminuindo de cima para baixo em um grupo.
• Estado de oxidação: os elementos podem exibir diferentes estados de oxidação em compostos químicos, refletindo o número de elétrons que eles ganham, perdem ou compartilham durante reações químicas.
• Ponto de fusão e ebulição: temperaturas nas quais um elemento muda de fase, passando do estado sólido para o líquido (ponto de fusão) e do líquido para o gasoso (ponto de ebulição). Essas temperaturas variam dependendo das forças de atração entre os átomos no estado sólido e líquido.
• Condutividade elétrica e térmica: os metais são geralmente bons condutores de eletricidade e calor devido à mobilidade dos elétrons em sua estrutura cristalina. Os não metais, por outro lado, geralmente têm baixa condutividade elétrica e térmica.

Exercícios resolvidos sobre elementos químicos

Questão 1

Os elementos químicos são organizados na tabela periódica em grupos (colunas) e períodos (fila horizontal). Os elementos que estão dispostos no mesmo grupo possuem em comum:

a) o número atômico.

b) o número de elétrons na camada de valência.

c) o símbolo químico.

d) o número de nêutrons.

e)  o raio atômico.

Gabarito: Letra B. Os elementos químicos que estão no mesmo grupo (coluna) possuem o mesmo número de elétrons na camada de valência (última camada eletrônica).

Questão 2

De acordo com a classificação periódica dos elementos químicos, os elementos fósforo (P), cálcio (Ca) e cobre (Cu) estão localizados respectivamente nos blocos:

a) s, p, f.

b) d, p, s.

c) p, d, f.

d) p, d, s.

e) p, s, d.

Gabarito: Letra E. O fósforo está localizado no bloco “p”, enquanto o cálcio está no “s” e o cobre no “d” devido às suas distribuições eletrônicas.

Fontes:

BALAREW, C. The periodic table of chemical elements – history, nature, meaning. Pure and Applied Chemistry, v. 91, n. 12, p. 2037–2042, 18 dez. 2019.

CRAVEIRO, A. C. Química Química Geral e Orgânica. 3. ed. Fortaleza - CE: EdUECE, 2013.

ROUVRAY, D. H. Periodic Table: Historical Aspects. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd, 2006. p. 1–10.

TOLENTINO, M.; ROCHA-FILHO, R. C.; CHAGAS, A. P. Alguns aspectos históricos da classificação periódica dos elementos químicos. Química Nova, v. 20, n. 1, p. 103–117, 1997.