Caça Notícias
Veja Notícias sobre Ciência
 
 
 

 
LOCAL > SOFTWARE > QUÍMICA > TABELA PERIÓDICA
 
 
 

0. INTRODUÇÃO

O programa "Tabela Periódica" é uma base de dados muito completa, que contém informação sobre os elementos químicos.

A informação baseia-se, na sua maioria, no livro "The elements" de J. Emsley.

1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Equipamento necessário

Computador pessoal compatível IBM, com placa gráfica VGA, disco duro, rato e a funcionar em ambiente Windows.

O programa foi escrito em linguagem C++, usando o compilador Borland C++ versão 3.1.

As "fichas dos elementos", e concretamente as "fotografias" de cada átomo, poderão demorar algum tempo a aparecer no écran em computadores com processador 386. Será pois conveniente, se possível, correr este programa em computadores com processador 486.

Ficheiros Principais

INSTALAR.EXE Programa de instalação

SOFTTAB.EXE "Tabela Periódica"

SOFTTAB.HLP Ajuda da "Tabela Periódica"

*.DLL Bibliotecas necessárias para o funcionamento do programa

*.BM_ Figuras dos elementos

SOFTTAB.TXT Texto do manual em ASCII

Recomenda-se que o utente efectue uma cópia de salvaguarda da disquete com o programa.

O programa deverá ser instalado no disco duro. Para tal, seleccionar a opção "Run" (no menú "File") no utilitário "File Manager" do ambiente "Windows". Correr o programa A:\INSTALAR.EXE. O programa será instalada na directoria C:\SOFT\SOFTTAB criada automaticamente para o efeito ou noutra directoria, se assim for desejado. Do programa de instalação consta a criação de um ícone.

2. COMO FUNCIONA O PROGRAMA

Depois de instalado o programa no disco duro, entrar no ambiente Windows e clicar duas vezes no ícone referente a "Tabela Periódica". Um clique na tecla "OK" (ou, alternativamente, a tecla «Enter») do écran de apresentação permite o início do programa propriamente dito.

Fig. 1 Primeiro écran do programa "Tabela Periódica".

2.1 A Ficha do elemento

Percorrendo a "Tabela Periódica" com o rato pode-se observar a vermelho, no canto inferior esquerdo, o nome do elemento marcado pelo utilizador. Para seleccionar um elemento, posicionar o rato no quadrado respectivo e clicar. Aparece então a "Ficha do elemento" conforme se pode observar na Fig. 2 (em computadores mais lentos esta operação pode demorar alguns segundos). Os elementos seleccionados (cuja janela está aberta) ficam a cor vermelha na tabela periódica.

Fig. 2  A "Ficha do elemento" para o césio (opção "Bilhete de identidade").

Na "Ficha do elemento" podem ser consultadas propriedades relativas ao próprio elemento ("Bilhete de identidade"), propriedades das substâncias elementares respectivas ("Substâncias"), outras propriedades e ainda curiosidades sobre o elemento. Para escolher cada uma destas opções, clicar com o rato na palavra respectiva, no topo de cada ficha.

Os elementos com número atómico acima do 103, alguns dos quais ainda sem nome do elemento, não têm fichas,

NOTA: Algumas informações têm um sinal verde "+". Clicando no sinal "+" tem-se acesso a informação complementar.

Bilhete de identidade

Na opção "Bilhete de identidade" pode observar-se a "impressão digital" do elemento (esboço da nuvem electrónica) e os seguintes dados:

- Nome do elemento.

- Símbolo químico.

- Número atómico.

- Massa atómica relativa.

- Abundância na Terra (+: informação gráfica).

- Abundância no Sol (+: informação gráfica).

- Energia de ionização (+: energias de ionização sucessivas: 2ª, 3ª, etc).

- Energias de ionização atómica. Apenas para elementos até Z = 12. Trata-se dos valores de energia mínima necessários à remoção de um electrão de cada nível, obtidos por espectroscopia fotoelectrónica.

- Iões mais comuns.

- Raio atómico (+: raio covalente, raio de van der Waals, raio iónico).

- Isótopos (+: nuclídeos, massas atómicas, abundâncias isotópicas, semi-vida, decaimentos, usos mais comuns).

Fig. 3  "Bilhete de identidade" do elemento oxigénio ("Abundância na Terra").

A núvem electrónica que aparece representada no "Bilhete de identidade" foi obtida calculando a densidade de probabilidade electrónica por um método coerente. O raio atómico aparece a tracejado.

Propriedades das substâncias

A opção "Substâncias" permite visualizar a informação relativa às substâncias elementares (Fig.4).

Fig. 4 Opção "Substâncias" na "Ficha do elemento" para o mercúrio.

Podem consultar-se os seguintes dados:

- Substâncias elementares mais comuns.

- Classe de substâncias elementares.

- Fase ou estado físico (a 298 K).

- Origem (natural ou artificial)

- Ponto de fusão.

- Ponto de ebulição.

- Calor de fusão (+: calor de vaporização e calor de atomização)

- Preço de 100 g de substância pura (1994).

- Substâncias compostas - estados de oxidação.

Outras propriedades

No "cartão" referente a outras propriedades é apresentada alguma informação adicional relativa ao elemento e às respectivas substâncias elementares. Trata-se de um conjunto de dados destinado a níveis de escolaridade mais avançados.

Fig. 5 Opção "Outras propriedades" na "Ficha do elemento" para o carbono (estrutura cristalina do diamante, animada).

Pode consultar-se:

- Configuração electrónica.

- Electronegatividade (+: escalas de Pauling, Alfred e escala absoluta).

- Electroafinidade.

- Carga nuclear efectiva (+: Slater, Clementi e Froese-Fisher).

- Polarizabilidade.

- Linhas espectrais (+: imagem colorida dos espectros e comprimentos de onda das riscas).

- Densidade (a 298 K).

- Condutividade eléctrica (a 298 K).

- Condutividade térmica (a 298 K).

- Estrutura cristalina (+: imagem animada da estrutura).

Curiosidades

Na opção de curiosidades pode obter-se informação complementar sobre a descoberta do elemento, a etimologia do nome e outras notas curiosas.

Fig. 6 Opção "Curiosidades" na "Ficha do elemento" para o hélio.

2.2 Outras opções

Apresentamos seguidamente as alternativas constantes de cada uma das opções apresentadas no topo do primeiro écran e respectivas funções (ver Fig. 1). Para seleccionar cada uma das alternativas deve clicar-se com o rato na palavra respectiva. Com um clique no carácter ">" tornam-se disponíveis subtópicos escondidos de cada alternativa, conforme mostra a Fig. 7.

Fig. 7 Selecção para um gráfico de barras na alternativa "Tipo de Gráfico", dentro da opção "Ficheiro".

Opção Ficheiro

OPÇÃO Alternativas Sub-tópicos Função
Ficheiro Novo gráfico Editar um novo gráfico
Tipo de gráfico Barras, linhas e pontos Seleccionar o tipo de gráfico
Listas Listar uma, duas ou três propriedades
Fim Sair do programa

Depois de editar um novo gráfico podem-se seleccionar com o rato as propriedades representadas nos eixos xx e yy. Na Fig. 8 está um gráfico de condutividade eléctrica em função do número atómico. Estão seleccionados, no caso da figura, todos os elementos da tabela periódica (ver opção "Seleccionar" mais à frente).

Fig. 8 Gráfico de pontos da condutividade eléctrica em função do número atómico (estão seleccionados apenas os metais e evidenciada a condutividade eléctrica da prata).

Dentro de cada janela do gráfico pode clicar-se num qualquer ponto do gráfico (ou linha ou barra) aparecendo na janela mais informação sobre esse elemento. Clicando no rectângulo "Abrir" abre-se a ficha do elemento seleccionado.

Está disponível na mesma janela a opção "Procurar". Um clique neste rectângulo permite uma pesquisa no gráfico por introdução do número atómico ou do símbolo do elemento (Fig. 9).

Pode-se mudar em qualquer instante o tipo de gráfico na alternativa "Tipo de Gráfico" dentro da opção "Ficheiro".

Fig. 9 "Procurar" na janela de um gráfico de barras do raio covalente em função da massa atómica.

Com a opção "Listas" pode proceder-se à listagem de uma, duas ou três propriedades. A primeira coluna apresenta a propriedade seleccionada por ordem dos respectivos valores (ver Fig. 10)

Fig. 10 "Listas": Preço, Número Atómico.

Opção Editar

Activando a alternativa "Copiar" o gráfico ou as listas constantes no écran passam para o "clipboard", podendo exportar-se para qualquer utilitário do "Windows" através do comando "Paste".

Opção Seleccionar

OPÇÃO Alternativas Sub-tópicos Função
Seleccionar Substâncias elementares Classe (metais, semi-metais e não-metais) Seleccionar um conjunto de substâncias elementares
Família (metais alcalinos, alcalino-terrosos, halogénios e gases nobres) "
Estado físico (gasoso, líquido e sólido) "
Origem (natural e artificial) "
Elementos Grupo Seleccionar um grupo de elementos
Período Seleccionar um período
Bloco Seleccionar um bloco, s, p, d ou f
Intervalo Seleccionar uma gama de elementos, correspondente a um intervalo de números atómicos
Todos Seleccionar todos os elementos

Fig. 11 Classe dos metais seleccionada. Os elementos seleccionados aparecem a cor diferente na tabela periódica.

Opção Janelas

OPÇÃO Alternativas Função
Janelas Lado a lado As várias janelas abertas aparecem lado a lado no écran
Cascata As várias janelas abertas aparecem em cascata no écran
Arranjar ícones "Arruma" os ícones porventura existentes (se houver janelas previamente abertas que tenham sido colocadas na forma de ícone - clique no botão esquerdo do canto superior direito)
Tabela Periódica Passa para primeiro plano a tabela periódica
etc Na última linha aparecem os nomes das janelas abertas. Um clique em qualquer destes nomes passa a janela respectiva para primeiro plano.

Fig. 12 Opção janelas.As janelas estão dispostas lado a lado.

Uma boa gestão das janelas potencia a utilização do programa. De referir que se podem abrir quantas janelas se desejar o que permite uma eficaz comparação de parâmetros (fichas de elemento, gráficos, listas, etc).

Opção Ajuda

A opção "Ajuda" permite a visualização e consulta de um glossário explicativo do modo de funcionamento do programa (alternativa "Conteúdo"). Um clique em qualquer uma das palavras verdes permite uma explicação de uma determinada operação.

Como é habitual na "Ajuda" do "Windows", existem opções de procura ("Search") e de conteúdo ("Contents"). Outras ferramentas da "Ajuda" permitem, inclusive, a alteração e melhoramento desta ajuda (basta conhecer e manipular os utilitários do ambiente "Windows").

Como caso particular desta "Ajuda", encontra-se o texto deste manual, incluindo os roteiros de exploração do programa.

Fig. 13 Opção "Ajuda". O glossário está acessível a qualquer momento.

Como imprimir

Activando a alternativa "Copiar" da opção "Editar", o gráfico ou as listas constantes no écran passam para o "clipboard", podendo exportar-se para qualquer utilitário do "Windows" através do comando "Paste".

É possível, porém, e certamente útil, imprimir parcial ou totalmente o conteúdo de qualquer écran. Para tal, carregar na tecla "Print screen - PtrSc" quando o écran contiver as figuras pretendidas. Seguidamente, usar o comando "Colar" ("Paste") em qualquer outro programa do ambiente "Windows" (Paintbrush, MS-Word, Paint Shop Pro, etc) e trabalhar a figura.

3. CONTEÚDOS QUE ABRANGE E RELAÇÕES COM OS CURRICULOS ESCOLARES

O programa foi elaborado para poder servir alunos do 9º e 11º anos, na disciplina de Físico-Químicas (novos currículos) e 12º ano de Química. Algumas informações constantes do programa poderão ser úteis a alunos de cursos universitários de Química.

No capítulo 5 deste manual encontram-se roteiros de trabalho para vários níveis de escolaridade.

4. NOTAS PARA O PROFESSOR

O programa "Tabela Periódica" é uma base de dados dos elementos da tabela periódica orientada para a aprendizagem de conceitos importantes em Física e Química, nos diversos graus de ensino. Permite uma multiplicidade de interacções que vão desde a construção de gráficos, à elaboração de tabelas, passando pela representação de estruturas cristalinas ou pela consulta de riscas espectrais bem como a consulta de várias grandezas e propriedades de elementos e substâncias.

Existem alguns programas similares, em inglês e em português. Este programa apresenta algumas inovações tanto na informação, como nas formas de a apresentar: riscas espectrais, estruturas cristalinas, abundâncias relativas e "fotografias" dos elementos, por exemplo.

De salientar ainda a existência de um capítulo de "curiosidades" para cada elemento, onde se evidenciam aspectos históricos e etimológicos interessantes.

O facto do programa correr em ambiente "Windows" implica um conjunto de vantagens de entre as quais salientamos a visão simultânea e organizada de vários aspectos (janelas) do programa.

A principal inovação metodológica do programa "Tabela Periódica" reside na distinção clara entre as propriedades dos elementos químicos em si e as propriedades das substâncias elementares correspondentes. A fraca atenção que, no plano pedagógico, se tem dado à separação destes dois aspectos tem gerado alguns conceitos errados que julgamos ajudar a clarificar com o uso deste programa.

Além da energia de ionização de cada átomo e das energias para as ionizações sucessivas:

X X+ + e- (1ª ionização): energia de ionização

X+ X2+ + e- (2ª ionização)

X2+ X3+ + e- (3ª ionização)

etc.

apresentam-se valores para as outras energias de ionização do átomo neutro (até Z = 12):

X X+ + e-

consoante o nível energético de onde o electrão é removido.

Como todo o software pedagógico, o programa "Tabela Periódica" não prescindirá do entusiasmo e da orientação do professor. Para complementar essa tarefa, são apresentados vários roteiros de trabalho no capítulo 5. Estes roteiros foram elaborados com dois níveis intercalados para cada sugestão de trabalho (ver capítulo 5). Cada um dos roteiros carece de um tempo de interacção média de três horas (num mínimo de duas sessões). Deverá ter-se em atenção que os alunos devem evitar uma utilização apressada das sugestões de trabalho, devendo reflectir com atenção sobre cada interacção e respectiva consequências.

Sugestões e críticas para melhorar este programa são bem­vindas.

5. TÓPICOS PARA O ALUNO

Vão ser apresentados alguns roteiros de trabalho para que possas fazer uma exploração mais eficaz do programa. Selecciona com o teu professor o roteiro mais conveniente para ti. Tenta reflectir sobre cada comando que realizas no programa e respectivas consequências.

Antes de iniciares a interacção com o programa deverás certificar-te de que o sabes utilizar. Se tiveres dúvidas consulta o manual ou a "Ajuda" do programa.

Algum esclarecimento adicional ou sugestão de melhoramento do programa pode ser feito para o projecto "Softciências", directamente por ti ou através do(a) teu(tua) professor(a).

Bom trabalho!

5.1 Roteiro de trabalho A1 (9º ano)

EXPLORAÇÃO DO PROGRAMA "TABELA PERIÓDICA"

Para seguires este roteiro deverás estar a par dos comandos do programa "Tabela Periódica". Se ainda tens dúvidas acerca de algum desses comandos, consulta a "Ajuda" do programa ou o manual.

Poderás ter necessidade de fazer alguns registos, pelo que uma caneta e uma folha de registos são úteis no decurso da exploração do programa.

Para além da "Ajuda" do programa podes também contar, certamente, com a ajuda do(a) teu(tua) professor(a).

NOTA: As perguntas ou sugestões de trabalho indicadas com um número par são parecidas com as de número ímpar imediatamente anteriores. Só deverás atender aos números pares se tiveres tido dificuldades na questão anterior de número ímpar.

Depois de responderes à pergunta 5, por exemplo, deverás avaliar a tua resposta e/ou com os teus colegas e com o teu professor. Se respondeste bem e não sentiste dificuldades, deverás passar logo para a questão nº 7, sem atenderes à nº 6. Se, pelo contrário, não atingiste os objectivos pretendidos com a pergunta e sentiste dificuldades, deverás responder à questão nº 6 e só depois avançar para a pergunta nº 7.

Este programa de computador destina-se também a alunos mais velhos, pelo que encontras algumas informações para alunos com conhecimentos mais avançados. Não te preocupes com esse facto. Atende apenas ao que for interessante para ti. Chegará em breve o tempo em que, como outros, «conhecerás um pouco mais, sem nunca saberes tudo»...

Bom trabalho !

1. Selecciona no programa a classe dos metais (clica com o rato na opção "Seleccionar", "Classe"). Dos elementos seleccionados (a cor azul) identifica alguns cujas substâncias elementares conheças e recorda-te de propriedades físicas comuns a todos eles. Compreendes porque pertencem estas substâncias elementares à classe dos metais?

2. Recorda-te das experiências que realizaste com o sódio, lítio e potássio no que toca à condutibilidade eléctrica das substâncias. Selecciona no programa a classe dos metais (clica com o rato na opção "Seleccionar", "Classe"). As três substâncias elementares pertencem à classe dos metais seleccionada (a azul)? Que substâncias tuas conhecidas pertencem a esta classe? O que esperas em relação à condutibilidade eléctrica destas substâncias?

3. Selecciona no programa a classe dos não-metais (clica com o rato na opção "Seleccionar", "Classe"). Dos elementos seleccionados (a cor azul) identifica alguns cujas substâncias elementares conheças e recorda-te de propriedades físicas comuns a todos elas. Compreendes porque pertencem estas substâncias elementares à classe dos não-metais?

4. Recorda-te das experiências que realizaste com o carbono (carbono na forma de grafite) e enxofre no que toca à condutibilidade eléctrica. Selecciona no programa a classe dos não-metais (clica com o rato na opção "Seleccionar", "Classe"). As duas substâncias elementares pertencem à classe dos não-metais seleccionada (a azul)? Que outras substâncias elementares tuas conhecidas pertencem a esta classe? O que esperas em relação à condutibilidade eléctrica dessas substâncias?

5. Investiga à tua vontade algumas substâncias elementares da classe dos metais (para estudares cada um clica no quadrado respectivo da tabela periódica). Observa na opção "Substâncias" de cada ficha a imagem das substâncias. O que há de comum entre o aspecto físico destas substâncias? Qual é o estado físico à temperatura ambiente de cada uma? (Observa em particular o mercúrio e nota que se trata de uma excepção).

7. Investiga à tua vontade algumas substâncias elementares da classe dos não-metais (para estudares cada um clica no quadrado respectivo da tabela periódica). Observa na opção "Substâncias" de cada ficha a imagem das substâncias. Alguma delas apresenta brilho metálico? Detecta três substâncias desta classe com estados físicos diferentes à temperatura ambiente.

Fig. 14 "Fichas" de alguns não-metais dispostas lado a lado.

9. Selecciona a família dos metais alcalinos (cliqa na opção "Substâncias Elementares", "Família"). Regista na tua folha de trabalho a semelhança de comportamento químico dos elementos seleccionados, que verificaste em aulas experimentais, e que estão na base da existência desta família.

10. Recorda-te das reacções químicas que realizaste com as substâncias lítio, sódio e potássio. O que se verificou de comum nestas experiências? Selecciona a família dos metais alcalinos (clica na opção "Substâncias Elementares", "Família") e confirma que dela fazem parte as substâncias referidas.

11. Selecciona a família dos halogénios. Relembra quais as substâncias que pertencem a essa família. Que semelhanças observaste em anos anteriores no que toca às propriedades químicas (reacções com outras substâncias) de uma e outra família?

13. Abre as "Fichas dos elementos" para o lítio, sódio e potássio. Dispõe-nas em "cascata" (opção "Janelas", "Cascata") para melhor manipulação. Compara os números atómicos dos três elementos. Qual a diferença entre os respectivos números atómicos?

14. Abre as "Fichas dos elementos" para o hélio, néon e árgon. Dispõe-nas em "Cascata" (opção "Janelas", "Cascata") para melhor manipulação. Compara os números atómicos dos três elementos. Qual a diferença entre os respectivos números atómicos?

15. Com base no critério estabelecido nas tarefas 13 e 14, qual o grupo a que pertence o elemento Be (Z = 4), sabendo que Ca (Z = 20) e Mg (Z = 12) pertencem ao segundo grupo? Confirma a tua resposta no programa.

16. Selecciona os elementos Ca e Mg. Qual é a diferença de números atómicos entre estes dois elementos? Pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica? Confirma a tua resposta seleccionando o segundo grupo.

17. Consulta as "Fichas" dos elementos sódio, lítio e potássio. Na última linha do "Bilhete de identidade" são descritos os iões mais comuns. Compara o número de electrões de cada um dos átomos com o número de electrões dos iões. Compara ainda estes números com o número de electrões dos elementos hélio, néon e árgon. Que conclusão podes tirar?

18. Consulta as "Fichas" dos elementos flúor, bromo e iodo. Na última linha do "Bilhete de identidade" são descritos os iões. Compara o número de electrões de cada um dos átomos com o número de electrões dos iões. Compara ainda estes números com o número de electrões dos átomos néon, árgon e krípton. Que conclusão podes tirar quanto à semelhança do número de electrões de cada ião dos elementos e o número de electrões dos átomos dos gases raros de valor Z mais próximo?

19. Selecciona o terceiro período da tabela periódica (clica na opção "Seleccionar", "Elementos"). Abre as "Fichas" de quatro elementos seguidos num mesmo período. Dispõe as fichas lado a lado (opção "Janelas", "Lado a lado") e orienta o seu tamanho de forma a poderes observar as "fotografias" de todos os elementos (nota que os pontos não são imagens dos electrões; a densidade de pontos numa região é proporcional à probabilidade de encontrar um electrão nessa região). Compara os tamanhos dos átomos e conclui sobre a forma como varia o tamanho dos átomos ao longo de um período. Queres adiantar uma interpretação para o que acabas de concluir? (Nota: as chamadas "regras periódicas" apresentam, como tantas outras, algumas excepções).

20. Selecciona o segundo período da tabela periódica (clica na opção "Seleccionar", "Elementos"). Abre as "Fichas" de quatro elementos seguidos no mesmo período. Dispõe as fichas lado a lado (opção "Janelas", "Lado a lado") e orienta o seu tamanho de forma a poderes observar as "fotografias" de todos os elementos. Compara os tamanhos dos átomos e conclui sobre a forma como varia o tamanho dos átomos ao longo de um período. O que podes concluir sobre a forma como varia o tamanho dos átomos ao longo de um período da tabela periódica? Atenta na forma como varia a carga nuclear à medida que progredimos num período e justifica a tua conclusão.

21. Selecciona de novo o terceiro período e constrói um gráfico (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Escolhendo a propriedade "Número atómico" para o eixo dos xx e a propriedade "Raio atómico" para o eixo dos yy, observa o respectivo gráfico de barras. Interpreta o gráfico.

22. Selecciona de novo o segundo período e constrói um gráfico (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Escolhendo a propriedade "Número atómico" para o eixo dos xx e a propriedade "Raio atómico" para o eixo dos yy, observa o respectivo gráfico de barras. Interpreta o gráfico.

23. O hidrogénio tem um lugar particular na tabela periódica. Indica uma razão para ele não se encontrar no topo do primeiro grupo como seria, de certa forma, de prever. Selecciona o elemento hidrogénio e observa as suas abundâncias relativas na Terra e no Sol (faz um clique no sinal "+" verde que antecede estes parâmetros no "Bilhete de identidade").

24. Com a ajuda do programa tenta desenvolver os seguintes temas:

24.1. A origem do nome dos elementos da tabela periódica.

24.2. O custo das substâncias elementares correspondentes aos vários elementos.

NOTA: Poderás usar o utilitário "Listas", na opção "Ficheiro" e ordenar uma ou mais propriedades em listas próprias. Assim podes comparar diversos parâmetros.

5.2 Roteiro de trabalho B1 (11º ano) / Sintético

EXPLORAÇÃO DO PROGRAMA "TABELA PERIÓDICA"

Introdução

Para seguires este roteiro deverás estar a par dos comandos do programa "Tabela Periódica". Se ainda tens dúvidas acerca de algum desses comandos, consulta a "Ajuda" do programa ou o manual.

Poderás ter a necessidade de fazer alguns registos, pelo que uma caneta e uma folha de registos poderão ser úteis no decurso da exploração do programa.

Para além da "Ajuda" do programa podes também contar, certamente, com a ajuda do(a) teu(tua) professor(a).

NOTA: As perguntas ou sugestões de trabalho indicadas com um número par são parecidas com as de número ímpar imediatamente anteriores. Só deverás atender aos números pares se tiveres tido dificuldades na questão anterior de número ímpar.

Depois de responderes à pergunta 5, por exemplo, deverás avaliar pessoalmente a tua resposta e/ou com os teus colegas e com o teu professor. Se respondeste bem e não sentiste dificuldades, deverás passar logo para a questão 7, sem atenderes à 6. Se, pelo contrário, não atingiste os objectivos pretendidos com a pergunta e sentiste dificuldades, deverás responder à questão 6 e só depois avançar para a pergunta 7.

Bom trabalho!

1. "Os elementos de um mesmo grupo apresentam significativas semelhanças, que justificam a sua posição na tabela periódica".

1.1. O que caracteriza os elementos que pertencem a um mesmo grupo da tabela periódica?

1.2. Procura e regista os valores da energia de ionização do sódio, do fósforo e do flúor. São valores semelhantes?

1.3. Compara agora as energias de ionização dos elementos flúor, cloro e bromo. São semelhantes? A que grupo da tabela periódica pertencem estes elementos?

1.4. Confirma no gráfico da energia de ionização em função do número atómico, com todos os elementos seleccionados, a frase transcrita no início da questão 1.

1.5. Que evidências experimentais conheces que possam, para o caso dos metais alcalinos, justificar a frase transcrita no início da questão 1?

1.6. As substâncias correspondentes aos elementos de um mesmo grupo da tabela periódica apresentam, normalmente, semelhanças no que toca às suas propriedades químicas (em reacções com outras substâncias) mas também nas suas propriedades físicas (dureza, cor, estado físico à temperatura ambiente, etc). Usando o programa de computador investiga se isto é válido para o grupo dos halogénios.

2. "Os elementos de um mesmo grupo apresentam significativas semelhanças nas suas propriedades físicas e químicas, que justificam a sua posição na tabela periódica".

2.1. O que caracteriza os elementos que pertencem a um mesmo grupo da tabela periódica, do ponto de vista da ocupação electrónica dos níveis de maior energia?

2.2. Procura e regista os valores da energia de ionização do flúor, do oxigénio e do sódio, que não pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica. São semelhantes?

2.3. Compara agora as energias de ionização dos elementos sódio, potássio e rubídio, que pertencem ao mesmo grupo. São semelhantes? A que grupo da tabela periódica pertencem estes elementos?

2.4. Com todos os elementos seleccionados confirma no gráfico da energia de ionização em função do número atómico, a frase transcrita no início da questão 1 deste roteiro, isto é, que são semelhantes as propriedades dos elementos do mesmo grupo, em particular a energia de ionização.

2.5. No nono ano de escolaridade realizaste algumas experiências na sala de aula usando as substâncias lítio, sódio, e potássio. Que evidências experimentais conheces que justifiquem, para o caso dos metais alcalinos, a frase transcrita no início da questão 1?

2.6. As substâncias correspondentes aos elementos de um mesmo grupo da tabela periódica apresentam, normalmente, semelhanças das suas propriedades químicas (em reacções com outras substâncias) mas também nas suas propriedades físicas (dureza, cor, estado físico à temperatura ambiente, etc). Usando o programa investiga se o grupo dos halogénios representa ou não uma excepção, com respeito ao estado físico das substâncias à temperatura ambiente.

2.7. Queres tentar responder de novo à questão 1?

3. Faz na tua folha de trabalho a distribuição de níveis electrónicos do elemento sódio. Confirma a validade dessa distribuição observando os valores das energias de ionização atómica do sódio.

3.1. Consultando ainda os valores das energias de ionização atómica do sódio, interpreta a forte tendência desta espécie para originar iões positivos.

3.2. Escreve a distribuição de níveis electrónicos do ião Na+. Compara essa distribuição com a do néon.

3.3. Escreve as distribuições electrónicas dos iões Ca2+, Al3+, F- e O2-. Comenta a frase: "A distribuição electrónica do ião estável de um elemento é idêntica à distribuição do gás raro mais próximo desse elemento na tabela periódica".

3.4. O que acontece ao cerne dos átomos (núcleo e elctrões que não são de valência) quando, por remoção ou captação electrónica, estes se transformam em iões positivos e negativos, respectivamente?

3.5. Confirma no gráfico da energia de ionização em função do número atómico, com todos os elementos seleccionados, que é grande a tendência dos metais alcalinos para existirem na forma iónica monopositiva.

3.6. Que relação prevês entre os tamanhos do átomo de sódio e do ião sódio? Justifica a tua resposta.

4. Escreve na tua folha de trabalho a distribuição electrónica do elemento lítio, colocando os electrões desse elemento por níveis de energia. Comenta os valores das energias de ionização atómica do lítio. Será que estes valores, concretamente o baixo valor da 1ª energia de ionização quando comparada com a 2ª e a 3ª energias de ionização, confirmam a tua distribuição electrónica?

4.1. Consultando ainda a tabela das energias de ionização atómica do lítio, interpreta a forte tendência desta espécie para originar iões positivos, isto é, para ceder um electrão.

4.2. Escreve a distribuição electrónica do ião Li+. Compara essa distribuição com a do hélio. São iguais?

4.3. Escreve as distribuições electrónicas dos iões Mg2+, K+, Cl- e S2-. Comenta a frase: "A distribuição electrónica do ião estável de um elemento é igual à distribuição do gás raro mais próximo desse elemento na tabela periódica".

4.4. O que acontece ao cerne dos átomos quando, por remoção ou captação electrónica, estes se transformam em iões positivos e negativos, respectivamente. O cerne do átomo será significativamente alterado?

4.5. Com todos os elementos seleccionados confirma, no gráfico da energia de ionização em função do número atómico, que é grande a tendência dos metais alcalinos para existirem como iões monopositivos. Atenta nos baixos valores de energia de ionização destes elementos.

4.6. Que relação prevês entre os tamanhos do átomo de lítio e do ião lítio?

4.7. Queres tentar responder de novo à questão 3?

5. A Fig. 15 apresenta a sobreposição dos "Bilhetes de identidade" dos elementos Li, Na, K e Rb. Reproduz um écran semelhante no teu computador e compara, desde já, os raios atómicos desses quatro elementos.

Fig. 15 Os "Bilhetes de identidade" para quatro elementos do grupo I.

5.1. Como varia o raio atómico dos elementos ao longo deste grupo?

5.2. Tenta dar uma interpretação qualitativa para a resposta que deste em 5.1.

5.3. Selecciona o 3º período da tabela periódica e representa graficamente o raio atómico em função do número atómico para os elementos deste período. Como vês, em regra, o raio atómico diminui ao longo do período. Queres tentar dar uma interpretação para este facto?

5.4. No gráfico que obtiveste em 5.3 a "regra periódica" é sempre respeitada? O que podemos dizer, então, em relação a estas "regras de variação periódica"?

6. A Fig. 16 apresenta a sobreposição dos "Bilhetes de identidade" dos elementos F, Cl, Br e I. Reproduz um écran semelhante no teu computador e compara, desde já, os raios atómicos destes quatro elementos.

Fig. 16 Os "Bilhetes de identidade" para quatro elementos do grupo VII.

6.1. Como varia o raio atómico dos elementos ao longo deste grupo?

6.2. Tenta dar uma interpretação qualitativa para a resposta que deste em 5.1. Porque será que, regra geral, o raio atómico aumenta ao longo de um grupo? Haverá alguma relação entre este facto e a distribuição electrónica?

6.3. Selecciona o 2º período da tabela periódica e representa graficamente o raio atómico em função do número atómico para os elementos deste período. Como vês, em regra, o raio atómico diminui ao longo do período. Tenta dar uma interpretação para este facto. Nota que a carga nuclear aumenta ao longo do período.

6.4. No gráfico que obtiveste em 6.3 a "regra periódica" é sempre respeitada? Estas "regras de variação periódica" terão excepções?

6.5. Tentar responder de novo à pergunta 5?

7. A Fig. 17 apresenta o gráfico de barras da energia de ionização em função do número atómico, para os elementos do Grupo VII da tabela teriódica. Reproduz um écran semelhante ao da figura no teu computador.

Fig. 17 Gráfico da energia de ionização em função do número atómico ao longo do grupo VII.

7.1. Observando a figura, que é qualitativamente semelhante à dos outros grupos, diz como varia, em geral, a energia de ionização ao longo de um grupo da tabela periódica.

7.2. Coloca ao lado do gráfico da Fig. 17 um gráfico semelhante, para o mesmo grupo mas cuja propriedade no eixo dos yy seja agora o raio atómico. A partir da relação entre os gráficos interpreta a variação periódica que registaste em 7.1.

7.3. Selecciona o 3º período da tabela periódica e representa graficamente a forma como a energia de ionização varia ao longo do período. Que conclusões podes tirar?

7.4. Coloca ao lado do gráfico obtido em 7.3 um outro, para o mesmo período, com a propriedade "raio atómico" no eixo dos yy. Tenta comparar os gráficos e atribuir uma explicação qualitativa para as conclusões que tiraste em 7.3.

7.5. Que relação existirá entre a 1ª e a 2ª energias de ionização do cálcio? Justifica.

8. A Fig. 18 apresenta o gráfico de barras da 1ª energia de ionização em função do número atómico, para os elementos do Grupo IA da tabela periódica. Reproduz um écran semelhante ao da figura no teu computador.

Fig. 18 Gráfico da energia de ionização em função do número atómico, ao longo do grupo I.

8.1. Observando a figura, que é qualitativamente semelhante à dos outros grupos, diz como varia, duma maneira geral, a energia de ionização ao longo de um grupo da tabela periódica.

8.2. Coloca ao lado do gráfico da Fig. 18 um gráfico semelhante, para o mesmo grupo mas cuja propriedade no eixo dos yy seja agora o raio atómico. Haverá alguma relação entre os dois gráficos? Como interpretas qualitativamente o facto da 1ª energia de ionização diminuir, em regra, ao longo de um grupo?

8.3. Selecciona o 2º período da tabela periódica e representa graficamente a forma como a energia de ionização varia ao longo do período. Que conclusões podes tirar? A energia de ionização aumenta ou diminui ao longo do período?

8.4. Coloca ao lado do gráfico esboçado em 7.3 um outro, para o mesmo período, com a propriedade "raio atómico" no eixo dos yy. Tenta comparar os gráficos e atribuir uma explicação qualitativa para o facto de a energia de ionização aumentar, em regra, ao longo de um período.

8.5. Que relação existirá entre a 1ª energia de ionização do magnésio a sua 2ª energia de ionização? Justifica atendendo às atracções núcleo-electrão a que estão sujeitos o primeiro e o segundo electrão removidos.

8.6. Queres tentar responder de novo à questão 7?

9. Com a ajuda do programa tenta desenvolver os seguintes temas:

9.1. A origem do nome dos elementos da tabela periódica.

9.2. O custo das substâncias elementares constituídas pelos elementos da tabela periódica.

9.3. Abundância relativa de elementos na Terra e no Sol.

9.4. As riscas espectrais do hidrogénio (primeira indicação experimental da quantização da energia dos electrões nos átomos) e de outros elementos.

9.5 Outros temas à tua escolha relacionados com a tabela periódica.

NOTA: Poderás usar o utilitário "Listas", na opção "Ficheiro" e ordenar uma ou mais propriedades em listas próprias. Assim podes comparar diversos parâmetros.

5.3 Roteiro de trabalho C1 (12º ano)

EXPLORAÇÃO DO PROGRAMA "TABELA PERIÓDICA"

Introdução

Para seguires este roteiro deverás estar a par dos comandos do programa "Tabela Periódica". Se ainda tens dúvidas sobre algum desses comandos, consulta a "Ajuda" do programa ou o manual.

Poderás ter a necessidade de fazer alguns registos, pelo que uma caneta e uma folha de registos serão úteis no decurso da exploração do programa.

Para além da "Ajuda" do programa podes também contar, certamente, com a ajuda do(a) teu(tua) professor(a).

Bom trabalho !

1. Faz um estudo prévio do programa "Tabela Periódica" seleccionando e observando o seguinte:

1.1. Os blocos s e p (elementos representativos), o bloco d (elementos de transição) e o bloco f (lantanídios e actinídios) (opção "Seleccionar", "Elementos", "Bloco").

1.2. Os períodos 1, 2, 3 e 4 (opção "Seleccionar", "Elementos", "Período").

1.3. Os grupos IA a VIIIA (opção "Seleccionar", "Elementos", "Grupo").

1.4. As classes dos metais, semi-metais e não metais (opção "Seleccionar", "Substâncias Elementares", "Classe").

1.5. As famílias dos metais alcalinos, alcalino-terrosos, halogénios e gases raros (opção "Seleccionar", "Substâncias Elementares", "Família").

1.6. As riscas espectrais do hidrogénio (primeira indicação experimental da quantização da energia dos electrões nos átomos) e as riscas espectrais do sódio (opção "Outras propriedades", "Linhas espectrais", dentro da "Ficha do elemento").

Fig. 19 Linhas espectrais do hidrogénio.

1.7. A estrutura cristalina animada do sódio e do cobre (opção "Outras propriedades", "Estrutura cristalina", dentro da "Ficha do elemento").

1.8. As imagens do aspecto físico de algumas substâncias pertencentes à classe dos metais ("Substâncias" dentro da "Ficha do elemento").

2. Tendo em conta a forma como varia a carga nuclear e o nível de energia das orbitais de valência ao longo de um período prevê a forma como varia, em regra, o raio atómico ao longo de um período. Verifica a tua previsão usando o programa: selecciona o segundo período da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Coloca as janelas lado a lado (opção "Janelas", "Lado a lado") e compara os raios atómicos das "fotografias" de cada elemento. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Elabora um gráfico de raio atómico em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra. Podes ainda elaborar uma lista com os elementos por ordem crescente do seu raio atómico (opção "Ficheiro", "Listas").

3. Prevê a forma como varia, em regra, o raio atómico ao longo de um grupo. Avalia a tua previsão usando o programa: selecciona o segundo grupo da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Coloca as janelas lado a lado (opção "Janelas", "Lado a lado") e compara os raios atómicos das "fotografias" de cada elemento. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Elabora um gráfico de raio atómico em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra.

4. Constrói um gráfico de barras do raio atómico em função do número atómico seleccionando todos os elementos da tabela periódica. Analisa o gráfico (clica em cada barra para saberes o elemento a que pertence).

5. Recorda o significado da "energia de ionização". Tendo em conta a forma como varia a carga nuclear e o nível de energia das orbitais de valência ao longo de um período prevê a forma como varia, em regra, a energia de ionização ao longo de um período. Avalia a tua previsão com a ajuda do programa: selecciona o segundo período da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Coloca as janelas lado a lado (opção "Janelas", "Lado a lado") e compara as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Constrói um gráfico de energia de ionização em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra. Podes ainda elaborar uma lista com os elementos por ordem crescente da sua energia de ionização (opção "Ficheiro", "Listas").

6. Prevê a forma como varia, em regra, a energia de ionização ao longo de um grupo. Avalia a tua previsão no programa: selecciona o sétimo grupo da tabela periódica elabora um gráfico de 1ª energia de ionização em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra. Selecciona a opção "Abrir" e abre directamente a "Ficha" de cada elemento seleccionado no gráfico.

7. Constrói um gráfico de barras da energia de ionização em função do número atómico seleccionando todos os elementos da tabela periódica. Analisa o gráfico (clica em cada barra para saberes o elemento a que pertence).

8. Recorda a noção de "electroafinidade" (ou afinidade electrónica) e indica a forma como varia, em regra, a afinidade electrónica ao longo de um período. Verifica o teu resultado com a ajuda do programa: selecciona o segundo período da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Elabora um gráfico de electroafinidade em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra. Podes ainda elaborar uma lista com os elementos por ordem crescente de electroafinidade (opção "Ficheiro", "Listas").

9. Prevê a forma como varia, em regra, a afinidade electrónica ao longo de um grupo. Avalia a tua previsão no programa: selecciona o segundo grupo da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Constrói um gráfico de electroafinidade em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra.

10. Constrói um gráfico de barras da electroafinidade em função do número atómico seleccionando todos os elementos da tabela periódica. Analisa o gráfico (clica em cada barra para saberes o elemento a que pertence).

11. Recorda a noção de "electronegatividade" e indica a forma como varia, em regra, a electronegatividade ao longo de um período. Confirma o teu resultado com a ajuda do programa: selecciona o segundo período da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Constrói um gráfico de electronegatividade em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra. Podes ainda elaborar uma lista com os elementos por ordem crescente de electronegatividade (opção "Ficheiro", "Listas").

12. Indica a forma como varia, em regra, a electronegatividade ao longo de um grupo. Avalia a tua resposta usando o programa: selecciona o segundo grupo da tabela periódica e abre as "Fichas dos elementos" correspondentes. Observa as configurações electrónicas de cada elemento (opção "Outras propriedades" dentro da "Ficha do elemento"). Constrói um gráfico de electronegatividade em função do número atómico e analisa-o (opção "Ficheiro", "Novo Gráfico"). Um clique em cada ponto ou barra do gráfico indica o elemento a que corresponde esse ponto ou barra.

13. Constrói um gráfico de barras da electronegatividade em função do número atómico seleccionando todos os elementos da tabela periódica. Analisa o gráfico (clica em cada barra para saberes o elemento a que pertence).

14. Coloca lado a lado no écran quatro gráficos referentes ao segundo período, todos em função do número atómico: raio atómico, energia de ionização, electroafinidade e electronegatividade. Tenta relacionar os quatro gráficos.

15. Experimenta agora construir outros gráficos, em que não seja a propriedade "número atómico" a figurar no eixo dos xx. Constrói e interpreta, por exemplo, um gráfico de energia de ionização em função do raio atómico.

16. Compara os valores dos raios atómico e iónico do sódio (clica no sinal verde "+" de raio atómico dentro da "Ficha do elemento"). Atende às configurações electrónicas e interpreta esses valores. Procede de igual forma para o raio atómico e iónico do flúor.

17. Com a ajuda do programa tenta desenvolver os seguintes temas:

17.1. A origem do nome dos elementos da tabela periódica.

17.2. O custo das substâncias elementares.

173. A abundância relativa dos elementos na Terra e no Sol.

NOTA: Usando o utilitário "Listas", na opção "Ficheiro" e ordenando uma ou mais propriedades em listas próprias, podes comparar diversos parâmetros.

6. BIBLIOGRAFIA

- Emsley, John, The Elements, Oxford, 1991.

- Eliseu, Emília Cortesão, Monografia de Química - Os Nomes dos Elementos Químicos, Departamento de Química da Universidade de Coimbra, 1994.

- A Guide to the Periodic Table, Royal Society of Chemestry

- Gil, V. e Cardoso, A., Química - Fundamentos da Estrutura e Propriedades da Matéria, Coimbra, Livraria Almedina, 1983.

- Gil, Victor M. S., Química dia-a-dia - 9º ano, Amadora, Plátano, 1995.

- Gil, Victor M. S., Química dia-a-dia - 11º ano, Amadora, Plátano, 1995.

- Chemistry, Zundahl, Steven S., D. C. Heath and Company, Toronto, 1989.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a colaboração de

  • Dário Fonseca
  • João Cardoso
  • Patrícia Aguiar
  • Sónia Marques

no paciente trabalho de introdução e verificação de dados.

 
 
Pesquisa

Pesquisar

Pesquisa Avançada
 
 APOIOS
  Ciência Viva - Agência Nacional para a Cultura Científica e tecnológica CRIE - Equipa de Missão Computadores, Redes e Internet na Escola
FEDER - Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional
POS_C - Programa Operacional Sociedade do Conhecimento
 
 RESPONSABILIDADE
  Centro 
de física Computacional da Universidade de Coimbra
 
 COLABORAÇÕES
  Cnotinfor, Lda Faculdade 
de Ciências da Universidade do Porto
  Exploratório - Centro Ciência Viva Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
Centro de Física Computacional © 1998 - 2005 Todos os direitos reservados.
web design:
www.cnotinfor.pt