Como os elementos são agrupados na tabela periódica?

No final do século 19, o químico russo Dmitri Mendeleev publicou sua primeira tentativa de agrupar elementos químicos de acordo com seus pesos atômicos. Havia apenas cerca de 60 elementos conhecidos na época.

Entretanto, Mendeleev percebeu que quando os elementos eram organizados por peso, certos tipos de elementos ocorriam em intervalos regulares ou períodos.

Hoje, 150 anos depois, os químicos reconhecem oficialmente 118 elementos (após a adição de quatro recém-chegados em 2016) e ainda usam a tabela periódica de elementos de Mendeleev para organizá-los.

A tabela começa com o átomo mais simples, hidrogênio, e organiza o restante dos elementos por número atômico, que é o número de prótons que cada um contêm. Com um punhado de exceções, a ordem dos elementos corresponde à massa crescente de cada átomo.

Tabela

A tabela tem sete linhas e 18 colunas. Cada linha representa um período. O número do período de um elemento indica quantos de seus níveis de energia abrigam elétrons. O sódio, por exemplo, fica no terceiro período.

Isso significa que um átomo de sódio normalmente tem elétrons nos três primeiros níveis de energia. Movendo-se pela tabela, os períodos são mais longos porque são necessários mais elétrons para preencher os níveis externos maiores e mais complexos.

As colunas da tabela representam grupos ou famílias de elementos. Os elementos de um grupo geralmente se parecem e se comportam de maneira semelhante, porque eles têm o mesmo número de elétrons em sua camada mais externa. É ‘o rosto’ que eles mostram para o mundo.

Os elementos do grupo 18, do lado direito da tabela, por exemplo, possuem invólucros externos completamente cheios e raramente participam de reações químicas.

Os elementos são tipicamente classificados como metais ou não-metais, mas a linha divisória entre os dois é confusa. Elementos metálicos são geralmente bons condutores de eletricidade e calor.

Os subgrupos dentro dos metais são baseados nas características similares e propriedades químicas dessas coleções. Nossa descrição da tabela periódica usa agrupamentos de elementos comumente aceitos, de acordo com o Laboratório Nacional Los Alamos.

Metais alcalinos

Os metais alcalinos constituem a maior parte do Grupo 1, a primeira coluna da tabela. Brilhantes e macios o suficiente para cortar com uma faca, esses metais começam com o lítio (Li) e terminam com o frâncio (Fr).

Eles também são extremamente reativos e explodem em chamas ou até explodem em contato com a água. Desse modo, os químicos os armazenam em óleos ou gases inertes.

O hidrogênio, com seu único elétron, também vive no Grupo 1, mas o gás é considerado um não-metal.

Metais alcalino-terrosos

Os metais alcalino-terrosos formam o grupo 2 da tabela periódica, do berílio (Be) ao rádio (Ra). Cada um desses elementos tem dois elétrons em seu nível de energia mais externo. Isso torna os alcalino-terrosos reativos o suficiente para que eles sejam raramente encontrados sozinhos na natureza.

Entretanto, eles não são tão reativos quanto os metais alcalinos. Suas reações químicas geralmente ocorrem mais lentamente e produzem menos calor em comparação com os metais alcalinos.

Lantanídeos

O terceiro grupo é muito longo para caber na terceira coluna, então ele flutua na parte inferior da tabela. Estes são os lantanídeos, elementos do 57 a 71 – lantânio (La) a lutécio (Lu). Os elementos deste grupo têm uma cor branca prateada e mancham em contato com o ar.

Actinídeos

Os actinídeos compreendem os elementos 89, actínio (Ac), até 103, laurêncio (Lr). Destes elementos, apenas o tório (Th) e o urânio (U) ocorrem naturalmente na Terra em quantidades substanciais. Todos são radioativos.

Os actinídeos e os lantanídeos juntos formam um grupo chamado de metais de transição interna.

Metais de transição

Voltando ao corpo principal da tabela, o restante dos Grupos 3 a 12 representa o restante dos metais de transição. Duros mas maleáveis, brilhantes e com boa condutividade, esses elementos são o que você normalmente pensa quando ouve a palavra metal.

Muitos dos metais mais famosos – incluindo ouro, prata, ferro e platina – vivem aqui.

Metais de pós-transição

Os metais pós-transição são o alumínio (Al), gálio (Ga), índio (In), tálio (Tl), estanho (Sn), chumbo (Pb) e bismuto (Bi), e abrangem o Grupo 13 ao Grupo 17.

Esses elementos têm algumas das características clássicas dos metais de transição, mas tendem a ser mais suaves e a ter baixa condutividade em relação aos outros metais de transição.

Metaloides

Os metaloides são o boro (B), silício (Si), germânio (Ge), arsênio (As), antimônio (Sb), telúrio (Te) e polônio (Po). Eles formam a escada que representa a transição gradual dos metais para os não-metais.

Esses elementos às vezes se comportam como semicondutores (B, Si, Ge) e não como condutores. Os metaloides também são chamados de “semimetais” ou “metais pobres”.

Não-metais

Todo o resto do lado direito da escada – mais o hidrogênio (H), encalhado no Grupo 1 – são não-metais. Estes incluem carbono (C), nitrogênio (N), fósforo (P), oxigênio (O), enxofre (S) e selênio (Se).

Halogênios

Os quatro elementos principais do Grupo 17, de flúor (F) a astato (At), representam um dos dois subconjuntos dos não-metais. Os halogênios são quimicamente reativos e tendem a formar pares de metais alcalinos para produzir vários tipos de sais.

O sal de mesa em sua cozinha, por exemplo, é um casamento entre o sódio de metal alcalino e o cloro, um halogênio.

Gases nobres

Incolores, inodoros e quase completamente não-reativos, os gases inertes ou nobres completam a tabela do Grupo 18. Muitos químicos esperam que oganesson, um dos quatro elementos recém-nomeados, compartilhe essas características.

No entanto, como esse elemento tem uma meia-vida de milissegundos, ninguém foi capaz de testá-lo diretamente.

Por causa da natureza cíclica criada pela periodicidade que dá nome à tabela, alguns químicos preferem visualizar a tabela de Mendeleev como um círculo.