Tabela Periódica

10.º ano · Química · Domínio: Elementos químicos e sua organização

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Formulário e notas deste tema
Aceleração gravítica. Nos exames de 2017 a 2022, \(g=10 {\text{m s}}^{-2}\); a partir de 2023, \(g=9,80 {\text{m s}}^{-2}\). Use o valor do ano do exame indicado.
Formulário — Tabela Periódica
Número atómico \(Z\) = número de protões = carga nuclear (em unidades de carga elementar). Grupo: nº de eletrões de valência (grupos 1 e 2: bloco s; 13 a 18: bloco p, valência $= $ grupo \(-10\)). Período: nível de energia mais elevado ocupado.
Tendências: ao longo de um período (da esquerda para a direita): \(Z\) aumenta, o raio atómico diminui e a energia de ionização aumenta. Ao longo de um grupo (de cima para baixo): o raio atómico aumenta e a energia de ionização diminui.
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Exercício 1

★Exame nacional

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo I, item 1

O cobre e o zinco são elementos __________, que se situam no mesmo __________ da tabela periódica.

(A) de transição … período

(B) de transição … grupo

(C) representativos … período

(D) representativos … grupo

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Resposta: (A) (Versão 1)

Cu (\(Z=29\): \(\left[ \text{Ar} \right]\,3{d}^{10}\,4{s}^{1}\)) e Zn (\(Z=30\): \(\left[ \text{Ar} \right]\,3{d}^{10}\,4{s}^{2}\)) são elementos de transição (bloco d) e estão ambos no 4.º período (mas em grupos diferentes, 11 e 12).

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Exercício 2

★Exame nacional

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo VII, item 5

Qual é o elemento do 2.º período da tabela periódica cujos átomos, no estado fundamental, apresentam menor raio atómico?

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Resposta: néon (Ne).

Ao longo de um período, o raio atómico diminui da esquerda para a direita (aumenta a carga nuclear, com os eletrões de valência no mesmo nível). No 2.º período o último elemento é o néon (\(Z=10\)), logo é o de menor raio.

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Exercício 3

★Exame nacional

Exame Nacional 2023, 1.ª fase — item 3.1

O aço é formado, essencialmente, por ferro, Fe, e carbono, C. Para melhorar algumas das propriedades do aço, como a resistência à corrosão ou ao calor, podem adicionar-se outros elementos.

Considere uma liga constituída por ferro, carbono e cromo. Destes elementos, são metais

(A) Fe e C, que pertencem a diferentes períodos da tabela periódica.

(B) Fe e C, que pertencem a diferentes grupos da tabela periódica.

(C) Fe e Cr, que pertencem ao mesmo período da tabela periódica.

(D) Fe e Cr, que pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.

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Resposta: (C) (Versão 1)

Fe (\(Z=26\), grupo 8) e Cr (\(Z=24\), grupo 6) são metais de transição do mesmo período (4.º), mas de grupos diferentes. O carbono é um não metal.

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Exercício 4

★Exercício de editora

Areal, Prova-modelo 2018 — Grupo II, item 2

O estudo experimental do efeito da variação da temperatura no estado de equilíbrio químico pode ser realizado através da reação de síntese do tetróxido de dinitrogénio a partir de dióxido de nitrogénio, em sistema fechado.

Identifique o elemento químico do período do nitrogénio que apresenta menor valor de energia de ionização.

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Resposta: lítio (Li).

O nitrogénio pertence ao 2.º período. Ao longo de um período a energia de ionização aumenta da esquerda para a direita; o menor valor está, portanto, no elemento do grupo 1, o lítio.

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Exercício 5

★★Exame nacional

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo I, item 4

Explique, com base nas configurações eletrónicas dos átomos de carbono e de oxigénio no estado fundamental, porque é que o raio atómico do carbono é maior do que o raio atómico do oxigénio.

Apresente num texto a explicação solicitada.

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Tópicos da resposta

C: \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{2}\) e O: \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{4}\): os eletrões de valência de ambos estão no mesmo nível de energia (\(n=2\)).

A carga nuclear do C (\(+6\)) é inferior à do O (\(+8\)), logo a força atrativa do núcleo sobre os eletrões de valência é menor no C.

Assim, os eletrões de valência do C estão menos atraídos e o raio atómico do C é maior do que o do O.

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Exercício 6

★★Exame nacional

Exame Nacional 2020, 1.ª fase — Grupo IV, item 2

Compare o átomo de oxigénio com o átomo de carbono, ambos no estado fundamental.

Os eletrões de valência do átomo de oxigénio são, em média, __________ atraídos pelo núcleo, tendo este átomo raio atómico __________.

(A) mais … maior

(B) menos … maior

(C) mais … menor

(D) menos … menor

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Resposta: (C) (Versão 1)

O (\(Z=8\)) e C (\(Z=6\)) estão no mesmo período. O oxigénio tem maior carga nuclear, logo os seus eletrões de valência são mais atraídos e o raio atómico é menor.

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Exercício 7

★★Exame nacional

Exame Nacional 2020, 2.ª fase — Grupo I, item 2

O raio atómico do oxigénio é menor do que o raio atómico do nitrogénio, uma vez que, comparando estes dois átomos, o de oxigénio tem __________ carga nuclear, distribuindo-se os seus eletrões, no estado fundamental, __________ número de níveis de energia.

(A) maior … por um menor

(B) maior … pelo mesmo

(C) menor … por um menor

(D) menor … pelo mesmo

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Resposta: (B) (Versão 1)

N (\(Z=7\)) e O (\(Z=8\)) estão no 2.º período: o O tem maior carga nuclear e os eletrões distribuem-se pelo mesmo número de níveis (\(n=1\) e \(n=2\)). Maior atração nuclear \(\Rightarrow \) menor raio.

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Exercício 8

★★Exame nacional

Exame Nacional 2021, 1.ª fase — item 5.4

O pentacloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{5}\), pode decompor-se, em fase gasosa, originando tricloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{3}\), e cloro, \({\text{Cl}}_{2}\). Esta reação pode ser traduzida por \({\text{PCl}}_{5}\left( g \right)⇌{\text{PCl}}_{3}\left( g \right)+{\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\).

Considere átomos de fósforo e de cloro no estado fundamental.

Prevê-se que, no átomo de fósforo, os eletrões de valência sejam, em média, __________ atraídos pelo respetivo núcleo e que o raio atómico do cloro seja __________.

(A) mais … menor

(B) mais … maior

(C) menos … maior

(D) menos … menor

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Resposta: (D) (Versão 1)

P (\(Z=15\)) e Cl (\(Z=17\)) estão no 3.º período. O P tem menor carga nuclear: os seus eletrões de valência são menos atraídos. O Cl, com maior carga nuclear, tem menor raio atómico.

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Exercício 9

★★Exame nacional

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — item 1.1

Considere os elementos químicos cloro e bromo, que pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.

Explique por que razão a energia de ionização dos átomos destes elementos tem tendência a diminuir ao longo do grupo.

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

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Elementos da resposta

Ao longo do grupo, os eletrões de valência encontram-se em níveis de energia sucessivamente mais elevados (\(n\) aumenta).

Aumenta a distância dos eletrões de valência ao núcleo, pelo que diminui a atração entre eles e o núcleo.

Consequentemente, diminui a energia mínima necessária para remover um eletrão de valência: a energia de ionização diminui.

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Exercício 10

★★Exame nacional

Exame Nacional 2022, época especial — item 7.3.1

Num laboratório, um grupo de alunos pretende titular, com rigor, uma solução aquosa de hidróxido de sódio, \(NaOH(aq)\), utilizando uma solução-padrão de ácido clorídrico, \(HCl(aq)\), de concentração \(0,280 {\text{mol dm}}^{-3}\). A reação que ocorre pode ser traduzida por \(HCl(aq)+NaOH(aq)\to NaCl(aq)+{H}_{2}O(l)\).

No estado fundamental, o átomo de sódio tem raio atómico __________ e energia de ionização __________ do que o átomo de cloro.

(A) maior … maior

(B) menor … maior

(C) menor … menor

(D) maior … menor

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Resposta: (D)

Na (\(Z=11\)) e Cl (\(Z=17\)) estão no 3.º período. Ao longo do período, a carga nuclear aumenta: o raio diminui e a energia de ionização aumenta de Na para Cl. Logo o Na tem maior raio e menor energia de ionização.

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Exercício 11

★★Exame nacional

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 5.1.2

Os óxidos de nitrogénio, essencialmente provenientes da combustão nos motores dos automóveis e nas centrais térmicas, contribuem para a formação de diversas espécies químicas com impacto no ambiente.

Comparando o átomo de nitrogénio com o de oxigénio, ambos no estado fundamental, verifica-se que a carga nuclear do átomo de nitrogénio é

(A) maior e que o seu raio atómico é maior.

(B) menor e que o seu raio atómico é menor.

(C) maior e que o seu raio atómico é menor.

(D) menor e que o seu raio atómico é maior.

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Resposta: (D) (Versão 1)

N (\(Z=7\)) tem menor carga nuclear do que O (\(Z=8\)); estando no mesmo período, tem maior raio atómico.

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Exercício 12

★★Exame nacional

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — item 1.1

Em 1871, Dmitri Mendeleev publicou uma versão da sua Tabela Periódica, em que organizava os 65 elementos conhecidos à data numa tabela, segundo dois princípios:

cada elemento tinha uma massa atómica superior à do elemento à sua esquerda;

cada elemento tinha propriedades químicas semelhantes às dos outros elementos da mesma coluna.

Nessa tabela, existiam lugares por preencher, mas Mendeleev não tentou encaixar aí elementos já conhecidos e percebeu que esses lugares corresponderiam a elementos ainda por descobrir.

Em relação aos princípios enunciados no texto, e após a descoberta do protão por Rutherford, verifica-se que, na Tabela Periódica atual,

(A) apenas se mantém o princípio (1).

(B) apenas se mantém o princípio (2).

(C) se mantêm os dois princípios, (1) e (2).

(D) não se mantém o princípio (1) nem o (2).

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Resposta: (B) (Versão 1)

A tabela atual ordena os elementos por número atómico crescente (número de protões), e não por massa atómica; há casos em que a massa atómica não aumenta (por exemplo, Ar e K, Te e I). O princípio (1) não se mantém. O princípio (2), elementos do mesmo grupo com propriedades químicas semelhantes (mesmo número de eletrões de valência), mantém-se.

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Exercício 13

★★Exame nacional

Exame Nacional 2026, época especial — item 6.4

Algumas embarcações estavam equipadas com canhões. Estes usavam pólvora como carga explosiva propulsora dos projéteis. A pólvora é uma mistura constituída por nitrato de potássio, \({\text{KNO}}_{3}\left( s \right)\), enxofre, \(S(s)\), e carbono, \(C(s)\), cuja reação de combustão, na forma simplificada, pode ser traduzida por \(2\,{\text{KNO}}_{3}\left( s \right)+S(s)+3\,C(s)\to {K}_{2}S(s)+{N}_{2}\left( g \right)+3\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)\).

Associe cada uma das afirmações relativas à tabela periódica, apresentadas na Coluna I, ao símbolo do elemento químico que lhe corresponde, apresentado na Coluna II. A cada letra corresponde apenas um número.

Coluna IColuna II
(a) Pertence ao bloco s.(1) C
(b) Pertence ao grupo 15.(2) N
(c) Pertence ao 3.º período.(3) O
(4) S
(5) K
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Resposta: (a) – 5; (b) – 2; (c) – 4 (Versão 1)

(a) K (\(\left[ \text{Ar} \right]\,4{s}^{1}\)) é do bloco s.

(b) N (\(2{s}^{2}\,2{p}^{3}\), 5 eletrões de valência) pertence ao grupo 15.

(c) S (\(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{2}\,3{p}^{4}\)) tem eletrões de valência em \(n=3\): 3.º período.

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Exercício 14

★★Exercício de editora

Areal, Prova-modelo n.º 1 — Grupo II, item 3

Com base nas posições relativas dos elementos carbono (C) e oxigénio (O) na Tabela Periódica, compare os valores das energias de primeira ionização de um átomo de carbono e de um átomo de oxigénio.

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Resposta: a energia de primeira ionização do oxigénio é superior à do carbono.

O carbono (grupo 14) e o oxigénio (grupo 16) pertencem ao mesmo período (2.º período) da Tabela Periódica; o oxigénio vem depois do carbono.

Ao longo de um período, o número atómico aumenta, aumenta a carga nuclear e a atração do núcleo sobre os eletrões de valência (o raio atómico diminui), logo a energia de ionização aumenta.

Assim, \({E}_{i}\left( O \right)>{E}_{i}\left( C \right)\).

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Exercício 15

★★Exercício de editora

Areal, Prova-modelo n.º 2 — Grupo I, item 1.2

Atendendo às suas posições na Tabela Periódica, compare o raio atómico do enxofre com o raio atómico do oxigénio.

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Resposta: o raio atómico do enxofre é maior do que o do oxigénio.

O oxigénio e o enxofre pertencem ao mesmo grupo (grupo 16), mas ao 2.º e ao 3.º períodos, respetivamente.

Ao longo de um grupo, o raio atómico aumenta com o número atómico, devido ao aumento do número de níveis de energia preenchidos.

Logo, \(r\left( S \right)>r\left( O \right)\).

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Exercício 16

★★Exercício de editora

Porto Editora, Prova-modelo 2019 — Grupo II, item 2.1

O cloro e o bromo são dois halogéneos que apresentam ambos dois isótopos naturais.

Tendo em conta a posição dos elementos cloro e bromo na Tabela Periódica, compare, justificando, o raio atómico dos átomos destes elementos.

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Resposta: o raio atómico do bromo é maior do que o do cloro.

Ambos pertencem ao mesmo grupo (grupo 17); o cloro situa-se no 3.º período e o bromo no 4.º.

Ao longo de um grupo, o número de níveis de energia ocupados aumenta com o número atómico, pelo que o raio atómico aumenta do cloro para o bromo.

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Exercício 17

★★★Exame nacional

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — itens 4.1.1, 4.1.2

No início do século XIX, Sir Humphry Davy fez descobertas notáveis nos domínios da Química e da Física.

a) [★] Têm tendência para formar iões monopositivos os átomos de

(A) Na e de Mg, pertencendo ambos os elementos ao mesmo grupo da tabela periódica.

(B) Na e de Mg, pertencendo ambos os elementos ao mesmo período da tabela periódica.

(C) Na e de K, pertencendo ambos os elementos ao mesmo grupo da tabela periódica.

(D) Na e de K, pertencendo ambos os elementos ao mesmo período da tabela periódica.

b) [★★★] Ordene os átomos de Na, de K e de Mg, por ordem crescente do raio atómico, justificando a ordenação com base nas configurações eletrónicas desses átomos no estado fundamental e nas suas cargas nucleares.

Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.

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a) ★

Resposta: (C) (Versão 1)

Os metais alcalinos (grupo 1: Na, K) têm 1 eletrão de valência e perdem-no facilmente, formando iões \({M}^{+}\). Na e K pertencem ao mesmo grupo (Na: 3.º período; K: 4.º). O Mg (grupo 2) forma \({\text{Mg}}^{2+}\).

b) ★★★

Ordenação: \(r\left( \text{Mg} \right)<r\left( \text{Na} \right)<r\left( K \right)\)

Justificação

Na: \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{1}\) e Mg: \(\ldots \,3{s}^{2}\): eletrões de valência no mesmo nível (\(n=3\)), mas a carga nuclear do Na (\(+11\)) é inferior à do Mg (\(+12\)): a atração sobre os eletrões de valência é menor no Na, que tem maior raio do que o Mg.

K: \(\ldots \,4{s}^{1}\): o eletrão de valência está num nível superior (\(n=4\)) ao do Na (\(n=3\)): o raio do K é maior do que o do Na.

Logo: Mg \(<\) Na \(<\) K.

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Exercício 18

★★★Exercício de editora

Porto Editora, Prova-modelo 2019 — Grupo I, item 4.1

Considere a reação \(2\,{\text{NH}}_{4}Cl(aq)+CaO(s)\to 2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+{\text{CaCl}}_{2}\left( \text{aq} \right)+{H}_{2}O(l)\). Se esta reação se destinar à obtenção de amoníaco, considere os elementos químicos constituintes do subproduto cloreto de cálcio, \({\text{CaCl}}_{2}\).

Das seguintes afirmações, selecione as duas falsas e escreva-as devidamente corrigidas.

A. No estado fundamental, a configuração eletrónica do \({​}_{17}\text{Cl}\) é \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{1}\,3{p}^{6}\).

B. O raio atómico do cálcio (\({​}_{20}\text{Ca}\)) é maior do que o raio atómico do cloro.

C. Os iões \({\text{Ca}}^{2+}\) e \({\text{Cl}}^{-}\) são isoeletrónicos.

D. Os espetros fotoeletrónicos do cálcio e do cloro apresentam picos com três intensidades diferentes.

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As afirmações falsas são A e D.

A (falsa): não obedece ao Princípio da Construção (a subcamada \(3s\) tem de ficar completa antes de \(3p\) ser ocupada). Correção: no estado fundamental, a configuração eletrónica do \({​}_{17}\text{Cl}\) é \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{2}\,3{p}^{5}\).

D (falsa): o cálcio (\(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{2}\,3{p}^{6}\,4{s}^{2}\)) tem seis picos com duas intensidades relativas diferentes (\(2:2:6:2:6:2\), isto é, \(1:3\)); o cloro (\(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{6}\,3{s}^{2}\,3{p}^{5}\)) tem cinco picos com três intensidades (\(2:2:6:2:5\)). Correção: o espetro fotoeletrónico do cálcio apresenta picos com duas intensidades diferentes e o do cloro apresenta picos com três intensidades diferentes.

(B é verdadeira: o Ca, do 4.º período, tem maior raio que o Cl, do 3.º; C é verdadeira: \({\text{Ca}}^{2+}\) e \({\text{Cl}}^{-}\) têm ambos 18 eletrões.)