Para você que está prestes a encarar o Vestibular, ou Concursos Públicos,
ou até mesmo é apenas um curioso do Mundo da Química, eis aí um “prato cheio”
dos Elementos Químicos, com suas densidades, massas atômicas, Símbolos e outras
informações que possivelmente será exigido em provas de Concursos, ou Vestibulares.
Estudem bastante, procurem entender os processos a que estão submetidos os
Elementos Químicos, como um átomo se junta a outro pata formar um molécula.
Depois disso, você verá que não tem tanta necessidade de se “decorar” a Tabela
Periódica, pois você estenderá os conceitos Básicos da Química. “Bom Apetite”,
Edson Moura
Hidrogênio: H. Elemento químico gasoso, incolor, inodoro, não
metálico e colocado no grupo dos metais alcalinos na Tabela Periódica com Z =
1, configuração eletrônica 1s1, MA = 1,008, d = 0,0899 g.L-1,
PF = - 259,14 °C, PE = -252,87 °C. Foi descoberto em 1776 por Henry Cavendish.
É o elemento de menor número atômico e o mais abundante no Universo. Na Terra
está presente no ar, na água e em todos os compostos orgânicos. Tem três
isótopos, cada um deles com 0, 1 ou 2 nêutrons. O hidrogênio ocorre
naturalmente como o isótopo 1H (98,985%) ou 2H
(deutério). O isótopo com 2 nêutrons (trítio) é produzido artificialmente. Na
forma elementar ele ocorre como o gás H2, que é produzido
industrialmente por eletrólise da água ou por reforma de gás natural. Ele é
muito usado na produção de amônia (processo Haber) e como agente redutor na
industrialização de minérios, no refinamento de petróleo, na produção de
hidrocarbonetos a partir de carvão e na hidrogenação de óleos vegetais. Também
há grande interesse no uso de H2 como combustível pois a sua
combustão com oxigênio produz água.
Hélio He. Elemento químico gasoso, incolor, inodoro, não
metálico, pertencente ao grupo dos gases nobres da Tabela Periódica. Z = 2;
configuração eletrônica: 1s2, MA = 4,0026, d = 0,178 g.L-1,
PF = -272,2°C (a 20 atm), PE = -268,93°C. Este elemento tem o mais baixo ponto
de ebulição de todas as substâncias e só pode ser solidificado a altas
pressões. O hélio natural é composto principalmente do isótopo 4He,
com pequena quantidade de 3He. Também possui dois isótopos
radioativos: 5He e 6He. Ocorre em minérios de urânio e
tório e em alguns depósitos de gás natural. Tem várias aplicações inclusive na
geração de atmosferas inertes para soldas e produção de semicondutores, como
gás de resfriamento para supercondutores e como diluente em dispositivos para
respiração. Também é usado no enchimento de balões. Quimicamente é totalmente inerte
e nenhum composto de hélio é conhecido. Foi descoberto no espectro solar por
Lockier em 1868.
Lítio Li. Metal alcalino, prateado, mole pertencente ao
primeiro grupo da Tabela Periódica. Z = 3, configuração eletrônica: 1s22s1,
MA = 6,939, d = 0,534g.cm-3, PF = 180,54°C, PE = 1340°C. É um
elemento raro encontrado nos minerais: espodumênio (LiAlSi2O6),
petalita (LiAlSi4O10), mica de lítio ou lepidolita e em
algumas águas salgadas. O espodumênio (LiAl(Si2O6)) é uma
importante fonte industrial de lítio . Duas das suas variedades também têm
valor como gema: a kunzita (rosa-violeta) e a hiddenita (verde). Ambas são
raras no planeta e ocorrem no Brasil, em Minas Gerais. Geralmente o minério é
extraído por tratamento com ácido sulfúrico para dar sulfato que é convertido
em cloreto. Este é misturado com pequena quantidade de cloreto de potássio,
fundido e eletrolisado. O lítio foi isolado a partir de um mineral estudado e
enviado para a Europa por José Bonifácio de Andrada e Silva, que além de
"Patriarca da Independência", foi também um grande químico. Os
isótopos estáveis são 6Li e 7Li. Os radioisótopos 5Li
e 8Li têm vida curta. O metal é usado para remoção de oxigênio em
metalurgia e como constituinte de algumas ligas de Al e Mg. Também é usado em
baterias e como fonte de trítio em pesquisas sobre fusão. Sais de lítio são
usados em psiquiatria. O elemento reage com oxigênio e água. Sob aquecimento
também reage com nitrogênio e hidrogênio. Sua química difere da química dos
demais elementos do grupo devido ao pequeno tamanho do íon Li+.
Berílio Be. Metal alcalino terroso pertencente ao segundo
grupo da Tabela Periódica. Z = 4, configuração eletrônica: 1s22s2,
MA = 9,012, d = 1,85 g.cm-3, PF = 1285°C, PE = 2970°C. O berílio
ocorre nos minerais berilo (3BeO.Al2O3.6SiO2)
e crisoberilo (BeO.Al2O3). A esmeralda, a água marinha e
o berilo são as gemas dos silicatos de alumínio e berílio. O metal é extraído a
partir da mistura fundida de BeF2 / NaF por eletrólise ou por
redução de magnésio por BeF2. É usado na manufatura de ligas de Be –
Cu que são utilizadas em reatores nucleares como refletores e moderadores
devido à sua pequena seção transversal. O óxido de berílio é usado em cerâmicas
e em reatores nucleares. O berílio e seus compostos são tóxicos e podem causar
graves doenças pulmonares e dermatites. O metal é resistente à oxidação pelo ar
devido à formação de uma camada de óxido mas reage com os ácidos clorídrico e
sulfúrico diluídos. Os compostos de berílio apresentam forte caráter covalente.
O elemento foi isolado independentemente pelos pesquisadores F. Wohler e A. A.
Bussy em 1828.
Boro B. Elemento do grupo III, constituinte do bloco p da
Tabela Periódica. Z = 5, configuração eletrônica: 1s22s22p1,
MA = 10,81, d = 2,35 g.cm-3, PF = 2079°C, PE = 2550°C. Apresenta
duas formas alotrópicas: boro amorfo que é um pó marrom e boro metálico que é
preto. A forma metálica é muito dura (9,3 na escala de Mohs) e é mau condutor
elétrico à temperatura ambiente. Pelo menos três fases cristalinas são
possíveis: duas romboédricas e uma tetragonal. O elemento nunca foi encontrado
livre na natureza. Ocorre como ácido ortobórico em erupções vulcânicas na
Toscana, Itália, como boratos na kernita (Na2B4O7.4H2O)
e na colemanita (Ca2B6O11.5H2O) na
Califórnia, Estados Unidos da América. As amostras geralmente contêm isótopos
na razão 19,78% de 10B para 80,22% de 11B. A extração é
possível por redução de fase vapor de tricloreto de boro com hidrogênio sobre
filamentos eletricamente aquecidos. O boro amorfo pode ser obtido por redução
do trióxido com pó de magnésio. Quando aquecido o boro reage com oxigênio,
halogênios, ácidos oxidantes e álcalis fortes. É usado em semicondutores e em
filamentos na indústria aeroespacial. O boro produz chama verde. O
isótopo 10B é usado em fios e chapas de proteção para controle de
reatores nucleares. O elemento foi descoberto em 1808 por Sir Humphry Davy e
por J. L. Gay – Lussac e L. J. Thenard.
Carbono C. Elemento não metálico pertencente ao IV grupo da
Tabela Periódica. Z = 6, configuração eletrônica: 1s22s22p2,
MA = 12,011, PF ~ 3550°C, PE = 4289°C. Ele tem dois isótopos estáveis (com
números de massa 12 e 13) e 4 radioativos (números de massa 10, 11, 14 e 15). O
14C é usado no processo de datação. Quimicamente, é o único elemento
capaz de formar muitos compostos contendo cadeias e anéis apenas de átomos de
carbono. Apresenta três formas alotrópicas: diamante, grafite e fulereno. diamante:
C, d = 3,52 g.cm-3. Ocorre naturalmente e pequenas quantidades podem
ser produzidas sinteticamente. É extremamente duro e forma cristais altamente
refrativos. A dureza do diamante resulta da sua estrutura cristalina covalente,
na qual, cada átomo de carbono está ligado covalentemente a quatro outros,
situados nos vértices de um tetraedro. A ligação C – C tem comprimento 1,54Å e ângulo
de 109,5°. O diamante de Dresden tem 41 quilates e provavelmente é originário
da Índia, tendo sido encontrado por volta do ano 1700. Encontra-se na cidade de
Dresden, na Alemanha.
O diamante de Cullinan I também é
chamado de "Estrela da África" e tem 530,20 quilates. É o lapidado do
maior diamante já encontrado, com 3106 quilates. Foi descoberto em 1908 na
África do Sul e encontra-se no Museu da "Torre de Londres", na
Inglaterra.
O diamante Tiffany tem 128,51
quilates. Foi encontrado na mina Kimberley na África do Sul, em 1878. Quando
bruto pesava 287,42 quilates. Foi lapidado em Paris e tem 90 facetas.
O quilate é uma unidade de massa
usada no comércio de gemas desde a Antigüidade. O seu valor variava conforme a
região. Em 1907 foi adotado o valor de 200 mg ou 0,2 g para o quilate. grafite:
C, d = 2,25 g.cm-3. Substância lamelar, preta e mole. Ocorre
naturalmente e também pode ser obtida pelo processo de Acheson, que envolve o
aquecimento de coque com argila para formar carbeto de silício, SiC, que perde
o silício a 4150°C, ficando o grafite. No grafite, os átomos de carbono estão
arranjados em camadas e cada átomo está circundado por outros três, com os
quais forma ligações simples ou duplas. As camadas são mantidas juntas por
forças fracas de van der Waals. O comprimento da ligação carbono – carbono nas
camadas é de 1,42Å e a distância entre as camadas é de 3,4Å. Grafite é um bom
condutor de calor e eletricidade ao longo das camadas. Tem várias aplicações
incluindo contatos elétricos, equipamentos para altas temperaturas e
lubrificantes sólidos. Grafite misturado com argilas constitui a mina dos
lápis.
Também há várias outras formas de carbono amorfo como o carvão. fulereno:
C60. Forma alotrópica do Carbono descoberta em 1985. Existe como
moléculas discretas que formam uma estrutura oca com 60 átomos de carbono. A
estrutura molecular lembra uma bola de futebol e é constituída de 20 hexágonos
e 12 pentágonos arranjados de modo que entre dois pentágonos não haja uma
aresta comum. O material C60 foi denominado
"buckministerfullerene" em homenagem ao arquiteto R. Buckminister
Fuller que inventou a estrutura do dômus geodésico, devido à semelhança entre
as estruturas do dômus e da molécula de C60. No estado sólido estas
moléculas estão arranjadas numa estrutura cúbica de faces centradas, resultanto
em material de d = 1,65 g.cm-3, mole, com condutividade elétrica
abaixo de 10-7 (Siemens.m).
Nitrogênio N. Elemento gasoso incolor pertencente ao Grupo V da
Tabela Periódica. Z = 7, configuração eletrônica: 1s2 2s2
2p3, MA = 14,0067, d = 1,2506 g.L-1, PF = -209,86°C, PE =
-195,8°C. Ocorre no ar (cerca de 78% em volume) e é constituinte essencial de
proteínas e ácidos nucleicos dos organismos vivos. O nitrogênio é obtido por
destilação fracionada do ar líquido para finalidades industriais. O nitrogênio
puro pode ser obtido em laboratório por aquecimento de azida de metal. Ele tem
dois isótopos naturais: 14N e 15N (cerca de 3%). O
elemento é usado no processo de Harber para produção de amônia e também na
criação de atmosfera inerte em processos de soldagem e metalurgia. O gás é
diatômico e relativamente inerte. Reage com hidrogênio a altas temperaturas e
com oxigênio durante descargas elétricas. Também forma nitretos com certos
metais. O nitrogênio foi descoberto em 1772 por D. Rutherford.
Oxigênio O. Elemento gasoso, incolor, inodoro, pertencente ao
Grupo VI da Tabela Periódica. Z = 8, configuração eletrônica: 1s2 2s2
2p4; MA = 15,9994, d = 1,429 g.L-1, PF = -214,4°C, PE =
-183°C. É o elemento mais abundante na crosta terreste (49,2% em peso) e está
presente na atmosfera (28% em volume). O oxigênio atmosférico é de vital
importância para todos os organismos que fazem respiração aeróbica. Para
processos industriais é obtido por destilação fracionada do ar líquido. É usado
em metalurgia, para obtenção de chamas de altas temperaturas (por exemplo, para
soldagem) e em equipamentos para respiração. A forma mais comum é diatômica, O2,
mas também forma um alótropo reativo: ozônio, O3. Quimicamente o
oxigênio reage com a maioria dos elementos formando os óxidos. Ele foi
descoberto em 1774 por Priestley.
Flúor F. Elemento gasoso amarelo claro pertencente ao Grupo
VII (halogênios) da Tabela Periódica. Z = 9, configuração eletrônica: 1s2
2s2 2p5, MA = 18,9984, d = 1,7 g.L-1, PF =
-219,62°C, PE = -188,1°C. As principais fontes minerais de flúor são fluorita
(CaF2) e criolita (Na3AlF6). O elemento é
obtido por eletrólise de mistura fundida de fluoreto de potássio (KF) e
fluoreto de hidrogênio (HF). É usado na síntese de compostos orgânicos
fluorados. Quimicamente é o mais reativo e eletronegativo de todos os
elementos. É uma substância muito perigosa, causando queimaduras graves quando
em contato com a pele. O elemento foi identificado em 1771 por Sheele e isolado
em 1886 por Moissan.
Neônio Ne. Elemento gasoso incolor pertencente ao grupo dos
gases nobres da Tabela Periódica. Z = 10, configuração eletrônica 1s2
2s2 2p6, MA = 20,179, d = 0,9 g.L-1, PF =
-248,67° C, PE = -246,05° C. O neônio ocorre no ar (0,0018% em volume) e é
obtido por destilação fracionada de ar líquido. É usado em tubos de descarga e
lâmpadas de neônio nos quais tem cor vermelha característica. Dificilmente
forma compostos. Há relatos de alguns fluoretos de neônio. O elemento foi
descoberto em 1898 por Sir William Ramsey e M.W. Travers.
Sódio Na. Elemento metálico, prateado, mole e reativo
pertencente ao Grupo I (metais alcalinos) da Tabela Periódica. Z = 11,
configuração eletrônica: [Ne] 3s1, MA = 22,9898, d = 0,97 g.cm-3,
PF = 97,5° C, PE = 882,9° C. O sódio ocorre como cloreto na água do mar e no
mineral halita ou sal gema. É extraído por eletrólise numa cela de Downs. O
metal é usado como agente redutor em certas reações e o sódio líquido é usado
na refrigeração de reatores nucleares. Quimicamente é altamente reativo,
oxidando no ar e reagindo violentamente com água (deve ser mantido guardado em
querosene). Dissolve em amônia líquida para formar soluções azuis contendo
elétrons solvatados. O sódio é um dos mais importantes elementos essenciais
constituintes dos seres vivos. O elemento foi isolado por Humphry Davy em 1807.
Magnésio Mg. Elemento metálico pertencente ao Grupo II (metais
alcalino terrosos) da Tabela Periódica. Z = 12, configuração eletrônica: [Ne]
3s2, MA = 24,312, d = 1,74 g.cm-3, PF = 651° C, PE = 1107°
C. O elemento é encontrado em vários minerais incluindo magnesita (MgCO3),
dolomita (MgCO3 . CaCO3) e carnalita (MgCl2 .
KCl . 6 H2O). Também está presente na água do mar e é um elemento
essencial aos organismos vivos. A extração é feita por eletrólise do cloreto
fundido. O elemento é usado em várias ligas metálicas leves, por exemplo, para
construção de aviões. Quimicamente é muito reativo. No ar forma uma camada
protetora de óxido, mas queima por ignição, formando chama intensa e branca.
Também reage com halogênios, enxofre e nitrogênio. O magnésio foi isolado pela
primeira vez em 1828 por Bussy.
Alumínio Al. Elemento metálico, prateado claro, brilhante,
pertencente ao Grupo III da Tabela Periódica. Z = 13, configuração eletrônica:
[Ne] 3s2 3p1, MA = 26,98, d = 2,702 g.cm-3, PF
= 660° C, PE = 2467° C. O metal é muito reativo, mas é protegido por uma fina
camada transparente de óxido que se forma rapidamente no ar. O alumínio e seus
óxidos são anfóteros. O metal é extraído da bauxita purificada (Al2O3.2H2O)
por eletrólise. O principal processo usa cela de Hall-Heroult, mas estão sendo
desenvolvidos outros métodos eletrolíticos, incluindo a conversão de bauxita
com cloro e eletrólise do cloreto fundido. O alumínio puro é mole e dúctil, mas
sua resistência pode ser aumentada por tratamento adequado. São produzidas
muitas ligas de alumínio contendo vários elementos inclusive cobre, manganês,
silício, zinco e magnésio. Sua leveza, resistência mecânica (em ligas),
resistência à corrosão e condutividade elétrica (62% da condutividade do
cobre), o tornam adequado para muitas finalidades inclusive na construção de
veículos, aeronaves, construção civil (estruturas, portas, janelas e
esquadrias) e cabos condutores. Embora seja o terceiro elemento mais abundante
na crosta terrestre (8,1% em peso) só foi isolado em 1825 por H.C. Oersted
(1777-1851).
Silício Si. Elemento metalóide (semi-metal) pertencente ao
Grupo IV da Tabela Periódica. Z = 14, configuração eletrônica: [Ne] 3s2
3p2, MA = 28,086, d = 2,33 g.cm-3, PF = 1410° C, PE =
2355° C. O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre
(25,7% em peso), ocorrendo em várias formas de óxido de silício (IV), (por
exemplo quartzo) e nos silicatos minerais. O elemento é extraído por redução do
óxido com carbono em forno elétrico e é usado extensivamente pelas suas
propriedades de semi-condutor. Tem estrutura cristalina do tipo do diamante.
Também existe em fase amorfa. Quimicamente o silício é menos reativo que o
carbono. O elemento combina com o oxigênio a quente e também dissolvido em
álcali fundido. Forma muitos compostos organossilados, por exemplo os siloxanos
(R3SiOSiR3, onde R é um grupo orgânico), embora o silício
não forme a variedade de compostos com hidrogênio que o carbono forma. Existem
os silanos, cujo composto mais simples é o SiH4. O elemento silício
foi identificado por Lavoisier em 1787 e isolado em 1823 por Berzelius.
Fósforo P. Elemento não metálico pertencente ao Grupo V da
Tabela Periódica. Z = 15, configuração eletrônica: [Ne] 3s2 3p3,
MA = 30,9738, d = 1,82 g.cm-3 (branco), d = 2,20 g.cm-3
(vermelho), d = 2,70 g.cm-3 (preto), d = 2,36 g.cm-3
(violeta), PF = 44,1° C (branco-alfa ), PE = 280° C (branco-alfa). O fósforo
tem várias formas alotrópicas. O fósforo branco-alfa consiste de tetraedros de
P4. A forma branco-beta é estável abaixo de -77° C. Se o fósforo
branco-alfa for dissolvido em chumbo e aquecido a 500° C obtém-se a forma
violeta. O fósforo vermelho, que é uma combinação do branco e do violeta, é
obtido por aquecimento do fósforo branco-alfa a 250° C na ausência de ar.
Também há uma forma alotrópica preta com estrutura do tipo do grafite,
preparada por aquecimento do fósforo branco a 300° C com catalisador de
mercúrio. O elemento é muito reativo. Forma fosfetos com metais e se liga
covalentemente formando compostos de fósforo (III) e fósforo (IV). O fósforo é
um elemento essencial dos organismos vivos. Ocorre em várias rochas de fosfato
e é extraído por aquecimento de carvão (coque) e óxido de silício (IV) em forno
elétrico (1500° C). Junto com ele são produzidos silicato de cálcio e monóxido
de carbono. Foi descoberto em 1669 por Brandt.
Enxofre S. Elemento não metálico amarelo pertencente ao Grupo
VI da Tabela Periódica. Z = 16, configuração eletrônica: [Ne] 3s2 3p4,
MA = 32,06, d = 2,07 g.cm-3, (forma rômbica), PF = 112,8°C (forma
rômbica), PE = 444,674°C (forma rômbica). O elemento ocorre na natureza em
muitos minerais à base de sulfetos e sulfatos. O enxofre nativo é encontrado na
Sicília (Itália) e nos Estados Unidos da América (obtido pelo processo Frasch).
É elemento essencial para os organismos vivos. O enxofre tem várias formas
alotrópicas. Abaixo de 95,6°C o cristal estável é rômbico. Acima desta
temperatura passa para a fase triclínica. Ambas as formas cristalinas contêm moléculas
S8. A temperaturas acima do ponto de fusão, o enxofre fundido é um
líquido amarelo que contém anéis S8, como na forma sólida. Em torno
de 160°C os átomos de enxofre formam cadeias e o líquido se torna mais viscoso
e marrom escuro. Se o enxofre fundido for resfriado rapidamente, por exemplo
sendo jogado em água gelada, obtém-se o enxofre amorfo, que é um sólido marrom
avermelhado. A fase amorfa tem d = 1,92 g.cm-3, PF ~ 120°C, PE =
444,1°C. Acima de 200°C a viscosidade diminui. O vapor de enxofre contém
mistura de moléculas de S2, S4, S6 e S8.
As flores de enxofre são um pó amarelo obtido por sublimação do vapor. É
usado como fungicida vegetal. O elemento é usado para produzir ácido sulfúrico
e outros compostos.
Cloro Cl . Elemento não metálico do grupo dos halogênios na
Tabela Periódica. Z = 17, configuração eletrônica: [Ne] 3s2 3p5,
MA = 35,453, d = 3,214 g.L-1, PF = -100,98° C, PE = -34,6° C. É um
gás venenoso amarelo esverdeado e ocorre na natureza como cloreto de sódio na
água do mar e no sal gema NaCl . Também está presente na carnalita (KCl . MgCl2
. 6 H2O) e silvita (KCl ). É produzido industrialmente por
eletrólise de água salgada e pode ser obtido no processo de Downs na produção
de sódio. Tem muitas aplicações, inclusive na cloração de água potável, como
descolorante e na produção de grande número de produtos químicos. Reage
diretamente com muitos elementos e compostos e é um forte agente oxidante. Os
compostos de cloro contêm este elemento nos estados de oxidação –1, 1, 3, 5 e
7. Foi descoberto em 1774 por Karl Scheele e confirmado como um elemento em
1810 por Humphry Davy.
Argônio Ar. Gás nobre monoatômico presente no ar (0,93%). Z =
18, configuração eletrônica: [Ne] 3s2 3p6, MA = 39,948, d
= 0,00178 g.cm-3, PF = -189° C, PE = -185° C. O argônio é separado
do ar líquido por destilação fracionada. É ligeiramente solúvel em água,
incolor e não tem cheiro. É usado em atmosferas inertes em processos de
soldagem, na produção de metais especiais como Ti e Zr, e como gás de
enchimento em lâmpadas elétricas, misturado com 20% de nitrogênio. O elemento é
inerte e não apresenta compostos verdadeiros. Foi identificado em 1894 por Lord
Rayleigh e Sir William Ramsey.
Potássio K. Elemento metálico prateado e mole pertencente ao
grupo dos metais alcalinos na Tabela Periódica. Z = 19, configuração
eletrônica: [Ar] 4s1, MA = 39,098, d = 0,87 g.cm-3, PF =
63,7ºC, PE = 760ºC. O elemento ocorre na água do mar e em vários minerais como
a silvita (KCl ), carnalita (KCl . MgCl2 . 6 H2O)
e carnita (MgSO4 . KCl . 3 H2O). É
obtido por eletrólise. O metal tem poucos usos mas os sais de potássio são
usados em muitas aplicações. O potássio é um elemento essencial nos organismos
vivos. Quimicamente é muito reativo lembrando o sódio no seu comportamento e em
seus compostos. Também forma o superóxido KO2 de coloração laranja
que contém o íon O2-. O potássio foi descoberto em 1807
por Sir Humphry Davy.
Cálcio
Ca. Elemento metálico cinza, mole,
pertencente ao Grupo II, dos metais alcalino-terrosos da Tabela Periódica. Z =
20, configuração eletrônica: [Ar] 4s2, d = 1,55 g.cm-3,
PF = 840ºC, PE = 1484ºC. Os compostos de cálcio são comuns na crosta terrestre
por exemplo no calcáreo, mármore (CaCO3), gipsita (CaSO4
. 2 H2O) e fluorita (CaF2). O elemento é extraído por
eletrólise de cloreto de cálcio fundido e é usado em sistemas a vácuo e como
desoxidante em ligas metálicas não ferrosas. É usado como agente redutor na
extração de metais como tório, zircônio e urânio. O cálcio é um elemento
essencial dos organismos vivos sendo necessário para o crescimento e
desenvolvimento.
Escândio Sc. Elemento metálico, mole e prateado pertencente à
família dos metais de transição da Tabela Periódica. Z = 21, configuração
eletrônica: [Ar] 4s2 3d1, MA = 44,956, d = 2,985 g.cm-3
(forma alfa), d = 3,19 g.cm-3 (forma beta), PF = 1540ºC, PE =
2850ºC. O escândio ocorre freqüentemente em minérios de latanídeos, a partir
dos quais pode ser separado devido à maior solubilidade do seu tiocianato em
éter. O único isótopo natural, que não é radioativo, é o 45Sc. Tem
nove isótopos radioativos de vidas relativamente curtas. Devido à alta
reatividade do metal e ao seu alto custo, não há usos substanciais para ele nem
para seus compostos. A existência do escândio foi prevista por Mendeleev em
1869. O óxido (chamado escândia) foi isolado por Nilson em 1879.
Titânio Ti. Elemento de transição metálico. Z = 22,
configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d2, MA = 47,9, d =
4,507 g.cm-3, PF = (1660 ± 10)ºC, PE = 3280ºC. As principais fontes
são rutilo (TiO2) e em menor extensão a ilmenita (FeTiO3).
O elemento também ocorre em muitos outros minerais. É obtido por aquecimento do
óxido com carbono e cloro para dar TiCl4 que é reduzido no processo
Kroll. A principal aplicação é em grande número de ligas fortes, resistentes à
corrosão, para aeronaves, navios, indústria química. Exposto ao ar, o elemento
forma cobertura passiva de óxido. A temperaturas mais altas reage com oxigênio,
nitrogênio, cloro e outros não-metais. É solúvel em ácidos diluídos. Os
principais compostos são sais e complexos de titânio (IV). Também são
conhecidos compostos de titânio (II) e de titânio (III). O elemento foi
descoberto por Gregor em 1789.
Vanádio V. Elemento metálico de transição, prateado. Z = 23,
configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d3, MA = 50,94, d =
5,96 g.cm-3, PF = 1890ºC, PE = 3380ºC. Ocorre em muitos minerais
complexos inclusive vanadita
(Pb5Cl (VO4)3) e carnotita (K2(UO2)2(VO4)2.3H2O).
O metal puro pode ser obtido por redução do óxido com cálcio. O elemento é
usado em várias ligas de aço. Quimicamente reage com não metais a altas
temperaturas mas não é afetado por ácido clorídrico nem por álcalis. Forma
vários complexos com estados de oxidação +2 a +5. O vanádio foi descoberto em
1801 por del Rio que foi persuadido de que havia descoberto apenas uma forma
impura de cromo. O elemento foi redescoberto e denominado em 1880 por Sefströn.
Cromo Cr. Elemento de transição metálico, duro, prateado. Z
= 24, configuração eletrônica: [Ar] 4s1 3d5, MA = 52,00,
d = 7,19 g.cm-3, PF = 1900ºC, PE = 2672ºC. O principal minério é a
cromita (FeCr2O4). O metal é extraído por aquecimento de
cromita com cromato de sódio, a partir do qual o cromo pode ser obtido por
eletrólise. A cromita também pode ser aquecida com carbono em forno elétrico
para dar ferrocromo que é usado em ligas de aço. O metal também é usado em
camadas de revestimento metálico, eletrodepositadas e com efeito decorativo e
brilhante, e na produção de certos compostos de cromo. A temperaturas normais o
metal é resistente à corrosão. Reage com ácidos clorídrico e sulfúrico diluídos
para dar sais de cromo (II).
Manganês Mn. Elemento metálico de transição, de cor cinza,
frágil. Z = 25, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d5, MA
= 54,94, d = 7,4 g.cm-3, PF = 1244ºC, PE = 2040ºC. As principais
fontes são pirolusita ou manganês mole,(MnO2), psilomelana ou
manganês duro (MnO2) e rodocrosita (MnCO3). O metal pode
ser extraído por redução do óxido usando magnésio (processo Kroll) ou alumínio
(processo Goldschmidt). Freqüentemente o minério é misturado com minério de ferro
e reduzido em forno elétrico para produzir ferro-manganês para uso em ligas de
aços. O elemento é bastante eletropositivo e reage com água e ácidos diluídos
dando hidrogênio. Quando aquecido combina com oxigênio, nitrogênio e com outros
metais. Sais de manganês contêm o elemento nos estados de oxidação +2 e +3. Os
sais de manganês (II) são mais estáveis. Também forma compostos em estados de
oxidação mais altos como óxido de manganês (V) e sais de manganato (VI) e
permanganato (VII). O elemento foi descoberto em 1774 por Scheele.
Ferro
Fe. Elemento metálico de
transição, prateado, maleável e dúctil. Z = 26, configuração eletrônica: [Ar]
4s2 3d6, MA = 55,847, d = 7,87 g.cm-3, PF =
1535ºC, PE = 2750ºC. As principais fontes são os minérios hematita (Fe2O3),
magnetita (Fe3O4), limonita (FeO(OH)nH2O),
ilmenita (FeTiO3), siderita (FeCO3) e pirita (FeS2).
O metal é fundido em ambiente redutor em forno e depois é processado para
obtenção de ferro e de vários tipos de aço. O elemento puro tem 3 formas
cristalinas: o ferro-alfa estável abaixo de 906ºC, com estrutura cúbica de
corpo centrado; o ferro-gama estável entre 906ºC e 1403ºC com estrutura não
magnética, cúbica de faces centradas; o ferro-delta com estrutura cúbica de
corpo centrado, acima de 1403ºC. O ferro-alfa é ferromagnético até a sua
temperatura de Curie (768ºC). O elemento tem nove isótopos (números de massa de
52 a 60) e é o quarto mais abundante na crosta terrestre. É necessário como
elemento em nível de traço nos organismos vivos. Nos vertebrados existe íon de
ferro na molécula de hemoglobina do sangue que faz o transporte de oxigênio dos
pulmões para o tecido e do dióxido de carbono das células para os pulmões.
O corpo de uma pessoa adulta normal contem cerca de 3 gramas de ferro, a maior
parte dele na hemoglobina. O ferro é muito reativo sendo oxidado pelo ar
húmido, deslocando o hidrogênio de ácidos diluídos e se combinando com
elementos não metálicos. Forma sais iônicos e numerosos complexos nos estados
de oxidação +2 e +3. O ferro (IV) existe no íon ferrato, FeO42-.
Também forma complexos no estado de oxidação zero, por exemplo, Fe(CO)5.
Cobalto Co. Elemento metálico de transição cinza claro. Z =
27, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d7, MA = 58,933, d
= 8,9 g.cm-3, PF = 1495ºC, PE = 2870ºC. O cobalto é ferromagnético
abaixo da sua temperatura de Curie 1150ºC. Pequenas quantidades de cobalto
metálico estão presentes em meteoritos, mas geralmente é extraído de depósitos
minerais localizados principalmente no Canadá, México e Congo (ex Zaire). Está presente
nos minerais cobaltita (CoAsS), esmaltita (CoAs3) e eritrita ou
flores de cobalto (Co3(AsO4)2.8H2O),
e também associado a cobre e níquel nos sulfetos e arsenetos. Os minérios de
cobalto são geralmente aquecidos ao ar para formação dos óxidos e então
reduzidos com carvão ou vapor de água. O cobalto é importante componente de
ligas metálicas. É usado em aços inoxidáveis e em ligas resistentes à oxidação
em altas temperaturas, para hélices de turbinas e ferramentas de corte. O metal
é oxidado por ar quente e também reage com carbono, fósforo, enxofre e ácidos
minerais diluídos. Sais de cobalto, geralmente nos estados de oxidação II e
III, dão cor azul brilhante aos vidros e cerâmicas. Papel impregnado com
cloreto de cobalto(II) anidro é um teste qualitativo para água e tinta sensível
à temperatura. Pequenas quantidades de sais de cobalto são essenciais para a
dieta equilibrada de mamíferos. O 60Co produzido artificialmente é
um traçador radioativo e agente de tratamento de câncer (radioterapia). O
elemento foi descoberto em 1737 por G. Brandt.
Níquel Ni. Elemento de transição metálico, prateado,
maleável e dúctil. Z = 28, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d8,
MA = 58,70, d = 8,9 g.cm-3, PF = 1450ºC, PE = 2840ºC. É encontrado
nos minerais nicolita (NiAs), pentlandita ((Fe, Ni)9S8),
pirrotita (Fe, NiS) e garnierita
((Ni, Mg)6(OH)6Si4O10.H2O).
O níquel também está presente em alguns meteoritos de ferro (até 20%). O metal
é extraído por aquecimento do minério ao ar para obtenção do óxido que depois é
reduzido com monóxido de carbono e purificado pelo processo Mond. A eletrólise
também é usada. O níquel metálico é usado em aços especiais e Invar e sendo
magnético, em ligas metálicas como Mumetal. Também é eficiente catalisador
particularmente de reações de hidrogenação. Os principais compostos são
formados com níquel no estado de oxidação +2. O estado de oxidação +3 também
existe, por exemplo no óxido negro, Ni2O3. O níquel foi
descoberto em 1751 por A. F. Cronstedt.
Cobre Cu. Elemento de transição metálico marrom
avermelhado. Z = 29, configuração eletrônica: [Ar] 4s1 3d10,
MA = 63,546, d = 8,93 g.cm-3, PF = 1083,4ºC, PE = 2582ºC. O cobre é
extraído há milhares de anos. Era conhecido dos romanos como cuprum, um nome
ligado à Ilha de Chipre. O metal é maleável, dúctil e um excelente condutor de
calor e eletricidade. Os minerais que contêm cobre são cuprita (Cu2O),
azurita (2 CuCO3 . Cu(OH)2)), calcopirita (CuFeS2) e
malaquita (CuCO3 . Cu(OH)2). O cobre nativo aparece em manchas
isoladas em algumas partes do mundo. Grandes minas nos Estados Unidos da
América, Chile, Canadá, Zâmbia, Congo (ex Zaire) e Peru extraem minérios
contendo sulfetos, óxidos e carbonatos. Os minérios são tratados por fusão,
lixiviação e eletrólise. O cobre metálico é usado na produção de cabos
elétricos. Suas ligas de cobre-zinco (latão) e cobre-estanho (bronze) também
são muito usadas. A água não ataca o cobre, mas nas atmosferas úmidas forma
lentamente película superficial verde (zinabre). O metal não reage com os
ácidos clorídrico e sulfúrico diluído, mas com ácido nítrico forma óxidos de
nitrogênio. Os compostos de cobre contêm o elemento nos estados de oxidação +1
e +2. Os compostos de cobre(I) são, na maioria, brancos (o óxido é vermelho).
As soluções dos sais de cobre(II) são azuis. O metal também forma um grande
número de composto de coordenação.
Zinco Zn. Elemento metálico de transição branco-azulado. Z
= 30, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d10, MA = 65,38,
d = 7,1 g.cm-3, PF = 419,57ºC, PE = 907ºC. Ocorre na esfarelita (ou
blenda de zinco, ZnS) que é encontrada associada ao sulfeto de chumbo e à
smithsonita (ZnCO3). Os minérios são aquecidos ao ar para dar o
óxido que é reduzido com carvão (coque) a alta temperatura. O vapor do zinco é
condensado. Outro modo é dissolver o óxido em ácido sulfúrico e obter o zinco
por eletrólise. São conhecidos cinco isótopos estáveis (números de massa 64,
66, 67, 68 e 70) e seis radioativos. O metal é usado na galvanização e em
várias ligas. Quimicamente é um metal reativo que combina com oxigênio e com
outros não metais. Reage com ácidos diluídos liberando hidrogênio. Também
dissolve em álcalis dando os zincatos. Na maioria dos seus compostos ocorre
como o íon Zn2+.
Gálio Ga. Elemento metálico pertencente ao grupo do Boro na
Tabela Periódica, mole e prateado. Z = 31, configuração eletrônica: [Ar] 4s2
3d10 4p1, MA = 69,72, d = 5,90 g.cm-3 (20ºC),
PF = 29,78ºC, PE = 2403ºC. Ocorre na blenda de zinco, bauxita e caulim, a
partir dos quais é extraído por eletrólise fracionada. Também ocorre na galita,
CuGaS2. Entretanto, a fonte comercial do gálio costuma ser bauxita
onde ele corresponde a cerca de 0,01%. Os dois isótopos estáveis são 69Ga
e 71Ga. Apresenta oito isótopos radioativos, todos com meias vidas
curtas. Seu uso como elemento é bastante restrito, por exemplo, como ativador
em pinturas luminosas, mas o arseneto de gálio é muito usado como semi-condutor
em inúmeras aplicações. O gálio corrói a maioria dos metais porque se difunde
em seus retículos. A maioria dos compostos de gálio(I) e alguns de gálio(II)
são instáveis. O elemento foi identificado por François Lecoq de Boisbaudran em
1875.
Germânio Ge. Elemento metalóide (ou semi-metal) duro e
brilhante pertencente ao Grupo IV da Tabela Periódica. Z = 32, configuração
eletrônica: [Ar] 4s2 3d10 4p2, MA =
72,59, d = 5,32 g.cm-3, PF = 937ºC, PE = 2830ºC. É encontrado no
sulfeto de zinco, em alguns outros minérios à base de sulfeto e é obtido
principalmente como sub-produto da fusão do zinco. Também está presente no
carvão (até 1,6%). É usado em pequenas quantidades em ligas especiais, mas sua
principal aplicação depende das suas características semi-condutoras.
Quimicamente forma compostos no estado de oxidação +2 e +4. Os compostos de
germânio(IV) são os mais estáveis. O elemento também forma grande número de
compostos organometálicos. A sua existência foi prevista em 1871 por Mendeleev.
Ele foi descoberto por Winkler em 1886.
Arsênio As. Elemento semi-metálico do Grupo V da Tabela
Periódica. Z = 33, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d10
4p3, MA = 74,92, d = 5,7 g.cm-3, sublima a 613ºC. Tem
três formas alotrópicas: amarela, preta e cinza. A forma metálica cinza é a
estável e a mais comum. Mais de 150 minerais contêm arsênio, mas as principais
fontes são impurezas em minérios de sulfeto e nos minerais orpimento (As2S3)
e realgar (As4S4). Os minérios são aquecidos no ar para
formar óxido de arsênio, que é reduzido por hidrogênio ou carbono a arsênio
metálico. Compostos de arsênio são usados em inseticidas e como agente dopante
em semi-condutores. O elemento é incluído em ligas à base de chumbo para
promover o endurecimento delas. Costuma surgir confusão porque o As4O6
é freqüentemente vendido como arsênio branco. Os compostos de arsênio são
venenos acumulativos. Na forma elementar reage com halogênios, ácidos oxidantes
concentrados e álcalis quentes. Acredita-se que Albertus Magnus tenha sido o
primeiro a isolar este elemento em 1250.
Selênio Se. Elemento metalóide pertencente ao Grupo VI da
Tabela Periódica. Z = 34, configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d10
4p4, MA = 78,96, d = 4,79 g.cm-3 (cinza), PF = 217°C
(cinza), PE = 689,9°C. Apresenta-se em três formas alotrópicas incluindo
selênio cinza, vermelho e preto. Ocorre em minérios de sulfetos. Na forma
elementar é um semi-condutor. O alótropo cinza é sensível à luz e usado em
fotocélulas, em fotocopiadores e em outras aplicações similares. Quimicamente,
lembra o enxofre e forma compostos nos estados de oxidação +2, +4 e +6. O
selênio foi descoberto por J. J. Berzelius em 1817.
Bromo Br. Elemento do grupo dos halogênios. Z = 35,
configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d10 4p5, MA
= 79,909, d = 3,13 g.cm-3, PF = -7,2°C, PE = 58,78°C. É um líquido
volátil vermelho à temperatura ambiente, com vapor marrom avermelhado. O bromo
é obtido de água salgada nos Estados Unidos da América, por deslocamento com
cloreto. Pequenas quantidades são obtidas da água do mar no País de Gales.
Grandes quantidades são usadas para preparar o 1,2-dibromoetano, um aditivo de
combustíveis. Também é usado na produção de muitos outros compostos. Quimicamente
sua reatividade é intermediária entre o cloro e o iôdo. Forma compostos com
estados de oxidação –1, 1, 3, 5 e 7. O líquido é perigoso para o tecido humano
e o vapor irrita os olhos e a garganta. O elemento foi descoberto em 1826 por
Antoine Balard.
Criptônio
Kr. Elemento gasoso incolor
pertencente ao grupo dos gases nobres na Tabela Periódica. Z = 36, configuração
eletrônica: [A] 4s2 3d10 4p6, MA = 83,80, d =
3,73 g.L-1, PF = -156,6ºC, PE = -152,3ºC . O criptônio ocorre no ar
(0,0001% em volume) do qual pode ser extraído por destilação fracionada do ar
líquido. Geralmente o elemento não é usado isoladamente, mas junto com outros
gases inertes em lâmpadas fluorescentes, etc. O criptônio tem cinco isótopos
naturais (números de massa 78, 80, 82, 83, 84) e cinco radioativos (76, 77, 79,
81 e 85). O 85Kr (meia-vida de 10,76 anos) é produzido em reatores
de fissão e tem sido sugerido que eventualmente haja uma certa quantidade deste
isótopo em equilíbrio na atmosfera. O criptônio é praticamente inerte e forma
muito poucos compostos (alguns fluoretos com KrF5 já foram
descritos). Todos os gases nobres, exceto o radônio foram isolados por Lord
Rayleigh e Ramsey.
Rubídio
Rb. Elemento metálico mole e
prateado, pertencente ao grupo I, dos metais alcalinos, da Tabela Periódica. Z
= 37; configuração eletrônica: [Kr]5s1; MA = 85,47; d = 1,53 g.cm-3;
PF = 38,4ºC; PE = 688ºC. É encontrado em muitos minerais como a lepidolita ou
mica de lítio: K,Li,Al(OH,F)2(AlSi3O10), e em
água salgada. O metal é obtido por eletrólise de cloreto de rubídio fundido. O
isótopo 57Rb ocorre naturalmente e é radioativo. O metal é altamente
reativo, com propriedades semelhantes às dos demais elementos do Grupo I,
queimando espontaneamente no ar. Foi descoberto espectroscopicamente por R. W.
Bunsen e G. R. Kirchhoff em 1861.
Estrôncio
Sr. Elemento metálico amarelado
pertencente ao Grupo II, dos metais alcalino-terrosos, da Tabela Periódica. Z =
38; configuração eletrônica: [Kr]5s2; MA = 87,62; d = 2,54 g.cm-3;
PF = 800ºC; PE = 1300ºC. O elemento foi encontrado nos minerais estroncianita
(SrCO3) e celetina (SrSO4). Pode ser obtido por queima do
minério que produz o óxido e depois por redução com alumínio (processo de
Goldschmidt). O elemento, que é muito reativo, é usado em algumas ligas. O
isótopo 90Sr está presente na poeira radioativa (meia vida de 28
anos) e pode ser metabolizado com o cálcio na formação dos ossos. O estrôncio
foi descoberto por Klaproth e Hope em 1798 e isolado por Humphry Davy em 1808.
Ýtrio Y. Elemento metálico cinza prateado pertencente à
família dos metais de transição da Tabela Periódica. Z = 39; configuração
eletrônica: [Kr]4d15s2; MA = 88,905; d = 4,469g.cm-3
(20ºC); PF = 1522ºC; PE = 3338ºC. Ocorre em minérios de urânio e de lantanídeos
dos quais pode ser extraído por processos de troca iônica. O isótopo natural é
o 89Y. São conhecidos 14 isótopos artificiais. O metal é usado em
ligas supercondutoras e em ligas para ímãs permanentes fortes (em ambos os
casos com cobalto). O óxido Y2O3, é usado como
fosforescente em televisores coloridos, laser dopado com neodímio e componentes
de microondas. Quimicamente tem comportamento similar ao dos lantanídeos,
formando compostos iônicos contendo íons Y3+. O metal é estável no
ar abaixo de 400ºC. Foi descoberto em 1828 por Friedrich Wöhler.
Zircônio Zr. Elemento metálico de transição, branco
acinzentado. Z = 40; configuração eletrônica: [Kr]4d25s2;
MA = 91,22g.cm-3; d = 6,44g.cm-3; PF = 1853ºC; PE =
4376ºC. É encontrado principalmente no mineral zircão, ZrSiO4, e no
baddeleyite, ZrO2. A extração é feita com cloro, produzindo ZrCl4
que é purificado por extração com solvente e reduzido com magnésio (processo
Kroll). São conhecidos 5 isótopos naturais (números de massa 90, 91, 92, 94 e
96) e 6 isótopos radioativos. O elemento é usado em reatores nucleares (é um
eficiente absorvedor de nêutrons). O metal forma camada passiva de óxido no ar
e queima a 500ºC. A maioria dos seus compostos são complexos de zircônio (IV).
O óxido de zircônio (IV) é conhecido como zircônia, ZrO2, e é usado
como eletrólito de celas a combustível. O elemento foi identificado em 1789 por
Klaproth e isolado em 1824 por Berzelius.
Nióbio
Nb. Elemento metálico de transição,
cinza azulado, mole e dútil. Z = 41; configuração eletrônica: [Kr]4d45s1;
MA = 92,91; d = 8,57g.cm-3; PF = 2468ºC; PE = 4742ºC. Ocorre em
vários minerais, como a niobita (também conhecida como columbita ou tantalita:
(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 e é extraído por vários métodos,
inclusive por redução do complexo de fluoreto K2NbF7 com
sódio. É usado em aços especiais e em juntas de soldas (para aumentar a
resistência mecânica). As ligas nióbio-zircônio são usadas em supercondutores.
Quimicamente o elemento combina com halogênios e oxida no ar a 200ºC. Forma
inúmeros compostos e complexos com o metal nos estados de oxidação 2, 3 e 5. O
elemento foi descoberto por Charles Hatchett em 1801 e isolado por Blomstrand
em 1864. Inicialmente foi chamado colúmbio. A mais importante reserva de
minério de nióbio da Terra está no Brasil, na região de Araxá, MG, onde minério
é superficial e a mina é a céu aberto.
Molibdênio
Mo. Elemento de transição metálico,
duro e prateado. Z = 42; configuração eletrônica: [Kr]4d55s1;
MA = 95,94; d = 10,22g.cm-3; PF = 2610ºC; PE = 5560ºC. É encontrado
na molibdenita (MoS2). O metal é extraído por queima que produz o
óxido que depois é reduzido por hidrogênio. O elemento é usado em ligas
metálicas. O sulfeto de molibdênio (IV), MoS2, é usado como
lubrificante. Quimicamente não é reativo e não é afetado pela maioria dos
ácidos. Oxida em altas temperaturas e pode ser dissolvido em álcalis fundidos
dando vários molibdatos e polimolibdatos. O molibdênio foi descoberto em 1778
por Scheele.
Tecnécio Tc. Elemento metálico de transição, radioativo. Z =
43; configuração eletrônica: [Kr]4d55s2; MA = 98,91; PF =
2171ºC; PE = 4876ºC. O elemento pode ser detectado em algumas estrelas e está
presente nos produtos da fissão do urânio. Foi obtido como 97Tc por
Perrier e Segré por bombardeamento de molibdênio com deutérios. O isótopo mais
estável é o 99Tc (meia vida de 2,6 x 106 anos) que é
usado como sonda em diagnósticos médicos. São conhecidos 16 isótopos.
Quimicamente o metal tem propriedades intermediárias entre manganês e rênio.
Rutênio Ru. Elemento metálico de transição, branco, duro. Z =
44; configuração eletrônica: [Kr]4d75s1; MA = 101,07; d =
12,41g.cm-3; PF = 2310ºC; PE = 3900ºC. É encontrado associado à
platina. É usado como catalisador e em algumas ligas de platina. Quimicamente é
solúvel em álcalis fundidos, mas não é atacado por ácidos. Reage com oxigênio e
halogênios a altas temperaturas. Também forma complexos em vários estados de
oxidação. O elemento foi isolado em 1844 por K. K. Klaus.
Ródio Rh. Elemento metálico de transição branco prateado. Z
= 45; configuração eletrônica: [Kr]4d85s1; MA = 102,9; d
= 12,4g.cm-3; PF = 1966ºC; PE = 3727ºC. Ocorre com a platina e é
usado em ligas de platina, por exemplo em termopares, em jóias de platina e em
refletores óticos. Quimicamente não é atacado por ácidos (é solúvel apenas em
água régia, uma mistura dos ácidos nítrico e clorídrico concentrados em
proporção 1:3). Reage com não metais (por exemplo oxigênio e cloro) a quente.
Seu estado de oxidação principal é +3 embora também forme complexos no estado
+4. O elemento foi descoberto em 1803 por W. H. Wollaston.
Paládio
Pd. Elemento metálico de transição,
mole, branco e dúctil. Z = 46; configuração eletrônica: [Kr]4d10; MA
= 106,4; d = 12,26g.cm-3; PF = 1551ºC; PE = 3140ºC. Ocorre em alguns
minérios de cobre e níquel e é usado na joalheria e como catalisador de reações
com hidrogênio. Quimicamente não reage com oxigênio a temperaturas normais.
Dissolve lentamente em ácido clorídrico. O paládio é capaz de conter hidrogênio
em seu interior num volume igual a 900 vezes o seu próprio. Forma alguns poucos
sais. A maioria dos seus compostos são de paládio (II) e (IV). Foi descoberto
em 1803 por Woolaston.
Prata Ag. Elemento metálico de transição mole, branco e
brilhante. Z = 47; configuração eletrônica: [Kr]4d105s1;
MA = 107,87; d = 10,5g.cm-3; PF = 961,93ºC; PE = 2212ºC. Ocorre como
elemento e nos minerais argentita (Ag2S) e chifre de prata (AgCl).
Também está presente em minérios de chumbo e cobre e é extraído como subproduto
na fusão e refino destes metais. O elemento é usado em joalheria, utensílios
para mesa, objetos de decoração, etc. Compostos de prata são usados em
fotografia. Quimicamente a prata é menos reativa que o cobre. Quando a prata é
exposta ao ar na presença de compostos de enxofre forma-se um sulfeto de prata
escuro. Há sais iônicos com Ag(I) como AgNO3 e AgCl, e também vários
complexos de prata (II).
Cádmio
Cd. Elemento metálico de transição,
mole. Z = 48; configuração eletrônica: [Kr]4d105s2; MA =
112,41; d = 8,65g.cm-3; PF = 320,9ºC; PE = 765ºC. O nome do elemento
é derivado do antigo nome da calamina, o carbonato de zinco, ZnCO3,
e geralmente é encontrado associado a minérios de zinco como a esfarelita, ZnS,
mas também ocorre com grinokita, CdS.
O cádmio geralmente é produzido como produto associado aos processos de redução
de minérios de zinco, cobre e chumbo. O cádmio é usado em ligas de baixo ponto
de fusão para fazer soldas, em baterias de Ni-Cd, em ligas especiais e em
processos de eletrodeposição. Os compostos de cádmio são usados como materiais
de telas fosforescentes de tubos de TV. O cádmio e seus compostos são
extremamente tóxicos em baixas concentrações. É essencial que se tome cuidados
especiais em processos de soldagem e quando há emissão de vapores e fumaças.
Suas propriedades químicas são similares às do zinco, mas apresentam maior
tendência à formação de complexos. O elemento foi descoberto em 1817 por F.
Stromeyer.
Índio In. Elemento metálico pertencente ao grupo do Boro na
Tabela Periódica. Tem aspecto metálico, prateado, mole. Z = 49; configuração
eletrônica: [Kr]4d105s25p1; MA = 114,82; d =
7,31g.cm-3 (20ºC); PF = 156,6ºC; PE = 2080ºC. Ocorre na blenda de
zinco (ZnS) e em alguns minérios de ferro. A ocorrência natural de índio é de
4,23% de 113In (estável) e 95,77% de 115In (meia vida de
6 x 1014 anos). Ainda há mais cinco radioisótopos de meias vidas
curtas. O metal é pouco usado: apenas em alguns processos de eletrodeposição e
em ligas especiais. É usado em semicondutores nas formas InAs, InP e InSb. Com
apenas três elétrons na camada de valência, o índio é um receptor de elétrons.
Forma compostos estáveis de índio (I), índio (II) e índio (III). O elemento foi
descoberto em 1863 por Ruch e Richter.
Estanho
Sn. Elemento metálico pertencente ao
grupo do carbono na Tabela Periódica. É maleável e prateado. Z = 50;
configuração eletrônica: [Kr]4d105s25p2; MA =
118,69; d = 7,29g.cm-3; PF = 231,97ºC; PE = 2270ºC. É encontrado
como óxido de estanho (IV) nos minérios como a cassiterita (SnO2) e
é extraído por redução com carbono. O metal (chamado estanho branco) passa para
outra forma alotrópica a 18ºC, o estanho cinza. A formação deste alótropo é um
problema e pode ser revertida por aquecimento a 100ºC. O elemento natural tem
21 isótopos (o maior número encontrado para um só elemento). São conhecidos
cinco isótopos radioativos. O metal é usado em camadas de proteção em chapas de
aço e constitui importante elemento de ligas (por exemplo: bronze fosforado
(liga à base de cobre e estanho contendo até 1% de fósforo), liga metálica para
armas de fogo, solda, metal de Babbitt e latas que são ligas geralmente com 63%
de estanho, para embalagens de alimentos. Quimicamente é reativo. Combina
diretamente com cloro e oxigênio e desloca o hidrogênio de ácidos diluídos.
Também se dissolve em álcalis para formar estanhatos. Há duas séries de
compostos de estanho, respectivamente nos estados de oxidação +2 e +4.
Antimônio
Sb. Elemento metálico pertencente ao
grupo do nitrogênio na Tabela Periódica. Z = 51; configuração eletrônica:
[Kr]4d105s25p3; MA = 121,75; d = 6,73g.cm-3;
PF = 630,5ºC; PE = 1380ºC. O antimônio tem várias formas alotrópicas. A mais
estável tem aspecto de metal esbranquiçado. O antimônio amarelo e o preto são
formas não metálicas, instáveis, obtidas a baixa temperatura. A principal fonte
é a estibinita, Sb2S3 da qual ele é extraído por redução
por ferro metálico ou por queima (para dar o óxido) seguida de redução com
carbono e carbonato de sódio. O principal uso do metal é como elemento de liga
em placas de baterias de chumbo, em soldas, em estruturas metálicas e em latas.
Seus compostos são usados em tintas à prova de fogo, cerâmicas, esmaltes,
vidros e borrachas. O elemento queima no ar mas não é afetado pela água nem por
ácidos diluídos. É atacado por agentes ácidos oxidantes e por halogênios. Foi
descrito pela primeira vez por Tholden em 1450.
Telúrio
Te. Elemento do grupo do oxigênio da
Tabela Periódica, metálico prateado. Z = 52; configuração eletrônica: [Kr]4d105s25p4;
MA = 127,60; d = 6,94g.cm-3 (cristalino); PF = 451ºC; PE = 1390ºC.
Ocorre principalmente como telureto em minérios de ouro, prata, cobre e níquel.
É obtido como subproduto do refino de cobre. Tem oito isótopos naturais e nove
radioativos. O elemento é usado em semicondutores e em pequenas quantidades em
alguns aços. O telúrio também é adicionado em pequenas quantidades ao chumbo. Sua
química é similar à do enxofre. Ele foi descoberto por Franz Müller em 1782.
Iodo I. Elemento não metálico pertencente ao grupo dos
halogênios na Tabela Periódica, tem cor violeta escuro. Z = 53; configuração
eletrônica: [Kr]4d105s25p5; MA = 126,9045; d =
4,94g.cm-3; PF = 113,5ºC; PE = 183,45ºC. O elemento é insolúvel em
água, mas é solúvel em etanol e em outros solventes orgânicos. Quando aquecido
produz vapor violeta que sublima. O iodo é necessário como elemento em nível de
traço nos organismos vivos; em animais está concentrado na glândula tireóide
como constituinte dos hormônios que ela produz. O elemento está presente na
água do mar e antigamente era extraído de algas marinhas. Atualmente é obtido
por deslocamento por cloro de água salgada encontrada em perfurações de
petróleo. Tem um isótopo estável, o 127I, e 14 isótopos radioativos.
É usado em medicina como anti-séptico suave (dissolvido em etanol, como
"tintura de iodo") e na indústria de compostos de iodo. Quimicamente
é menos reativo que os demais halogênios e é o mais eletropositivo deles. Foi
descoberto em 1812 por Courtois.
Xenônio
Xe. Gás incolor, inodoro pertencente
ao grupo dos gases nobres da Tabela Periódica. Z = 54; configuração eletrônica:
[Kr]4d
105s
25p
6; MA = 131,30; d = 5,887g.L
-1;
PF = -111,9ºC; PE = -107,1ºC. Está presente na atmosfera (0,00087%) e é
extraído por destilação do ar líquido. Tem nove isótopos naturais com números
de massa 124, 126, 128 a 132, 134 e 136. Também são conhecidos sete isótopos
radioativos. O elemento é usado em lâmpadas fluorescentes. O xenônio líquido,
no estado supercrítico a altas temperaturas, é usado como solvente para
espectroscopia no infravermelho e em reações químicas. O elemento foi
descoberto em 1898 por Ramsey e Travers. No início da década de 1960 Neil
Bartlett estudou as propriedades do hexafluoreto de platina, um agente oxidante
extremamente poderoso capaz de oxidar a molécula de O
2. Ele isolou o
produto da reação: O
2 + PtF
6 O
2+[PtF
6]
-
. Bartlett observou que a primeira energia de ionização do O
2,
de 1180 kJ.mol
-1 = 12,2 eV, é muito próxima da primeira energia de
ionização do Xe (1170 kJ.mol
-1 = 12,1 eV). Além disso os tamanhos
dos cátions O
2+ e Xe
+ são próximos e os
valores calculados das energias liberadas durante a formação das estruturas cristalinas
dos sais sólidos também são próximos. A semelhança de tamanho permitiria que o
Xe
+ ocupasse o lugar do O
2+ na estrutura do
sólido. Bartlett misturou xenônio e hexafluoreto de platina e obteve um sólido
que ele supôs ser Xe
+[PtF
6]
-. Verificou depois
que havia obtido misturas de Xe[PtF
6] + Xe[PtF
6]
2
, Xe[PtF
6]
x (1< x < 2), FXe
+[PtF
6]
-
+ FXe
+[Pt
2F
11]
-. O composto Xe
+[PtF
6]
-
só pode ser isolado na presença de excesso de SF
6 que atua como
diluente. Apesar das enormes dificuldades experimentais estas reações ocorrem e
foram bem caracterizadas, derrubando o mito da não reatividade dos gases
nobres. O composto Xe
+PtF
6- foi, então, o
primeiro composto de gás nobre sintetizado. Vários outros compostos de xenônio
já são conhecidos como XeF
2, XeF
4, XeSiF
6, XeO
2F
2
e XeO
3. Também já foram isolados compostos contendo ligações xenônio
– carbono como [C
6H
5Xe][B(C
6H
5)
3F]
que é estável em condições normais.
Césio Cs. Elemento metálico mole, branco prateado,
pertencente ao grupo dos metais alcalinos na Tabela Periódica. Z = 55;
configuração eletrônica: [Xe]6s1; MA = 132,905; d = 1,88g.cm-3;
PF = 28,4°C; PE = 678°C. Ocorre em pequenas quantidades em grande número de
minérios, principalmente na carnalita (KCl.MgCl2.6H2O). É
obtido por eletrólise de cianeto de césio fundido. O isótopo natural é 133Cs.
Há 15 outros isótopos radioativos. O 137Cs é usado como fonte de
raios-gama. Por ser um dos metais alcalinos mais pesados é o elemento com menor
valor de primeiro potencial de ionização e por isso é usado em celulas
fotoelétricas.
Bário Ba. Elemento reativo branco prateado pertencente ao
grupo dos metais alcalinos terrosos da Tabela Periódica. Z = 56; configuração
eletrônica: [Xe]6s2; MA = 137,34; d = 3,51g.cm-3; PF =
725°C, PE = 1640°C. Ocorre na natureza nos minerais barita (BaSO4) e
witherita (BaCO3). A extração é por redução a alta temperatura do
óxido de bário com alumínio ou silício a vácuo ou por eletrólise do cloreto de
bário fundido. Por ser altamente reativo, o metal é usado em sistemas de vácuo
para se combinar quimicamente com gases residuais e aumentar o vácuo. Ele se
oxida rapidamente no ar e reage com etanol e água. Compostos solúveis de bário
são extremamente venenosos. Ele foi identificado em 1774 por Karl Scheele e
extraído por Humphry Davy em 1808.
Lantânio La. Elemento metálico prateado pertencente ao
bloco d, dos metais de transição, na Tabela Periódica, mas geralmente visto
como o primeiro elemento da série dos lantanídeos apesar de não conter elétrons
nos orbitais f. Z = 57; configuração eletrônica: [Xe] 5d16s2;
MA = 138,91; d = 6,146 g.cm-3 (20°C); PF = 918°C, PE = 3464°C. Seu
principal minério é bastnasita, do qual é separado pelo processo de troca
iônica. Apresenta dois isótopos naturais: 139La (estável) e 138La
(meia vida ~ 1010 – 1015 anos). O metal é pirofórico,
isto é, entra em ignição espontaneamente no ar, e por isso é usado em ligas
visando emissão de faíscas. O óxido é usado para vidros ópticos. Entretanto, o
principal uso do lantânio é como catalisador no craqueamento de petróleo. Seu
comportamento químico é semelhante ao dos lantanídeos. O elemento foi
descoberto em 1839 por C. G. Mosander.
Lantanídeos ou Elementos
Lantanídeos ou Terras Raras. Conjunto ou série de elementos da Tabela Periódica, após o
lantânio (Z = 57), com números atômicos de 57 (lantânio) a 71 (lutécio). Todos
eles têm dois elétrons na camada mais externa, numa configuração 6s2.
São classificados juntos porque nesta série de elementos o aumento de um próton
no núcleo corresponde a um aumento de elétrons no sub-nível 4f e porisso
constituem o bloco f da Tabela Periódica, juntamente com os Actinídeos. As
energias relativas dos orbitais nd e (n-1)f são bastante próximas e sensíveis à
ocupação destes orbitais. Os átomos neutros apresentam algumas irregularidades
nas suas configurações eletrônicas, destacando-se a excepcional estabilidade
das configurações f7 dos elementos Európio e Gadolínio. Os cátions
com carga +3 apresentam configurações estritamente 4fn5d06s0.
Cério Ce. Elemento metálico prateado pertencente à família
dos lantanídeos. Z = 58; configuração eletrônica: [Xe] 4f1 5d1 6s2;
MA = 140,12; d = 6,77 g.cm-3 (20° C); PF = 798°C; PE = 3433°C.
Ocorre na alanita, bastnasita, cevita e monazita. Apresenta 4 isótopos
naturais: 136Ce, 138Ce, 140Ce e 142Ce.
Já foram identificados 15 radioisótopos. O cério é usado em ligas especiais
(mischmetal) de metais de terras raras (50% em Ce, 25% em La, 18% em Nd, 5% em
Pr e 2% em outros elementos) usada em foguetes sinalizadores luminosos. O óxido
é usado na indústria de vidros. O elemento foi descoberto por M. H. Klaproth em
1803.
Praseodímio Pr. Elemento metálico prateado pertencente à família
dos lantanídeos. Z = 59; configuração eletrônica: [Xe] 4f3 6s2;
MA = 140,91; d = 6,769 g.cm-3 (20° C); PF = 934°C; PE = 3512°C.
Ocorre na bastnasita e monazita e é obtido por processos de troca iônica. O
único isótopo natural é o 141Pr, que não é radioativo. Já foram
produzidos 14 radioisótopos. É usado em ligas (mischmetal) de elementos
lantanídeos para foguetes sinalizadores. Uma mistura de elementos lantanídeos
com 30% de praseodímio é usada como catalisador no craqueamento de petróleo. O
elemento foi descoberto por C. A. von Welsbach em 1885.
Neodímio Nd. Elemento metálico, prateado, mole, pertencente à
família dos lantanídeos. Z = 60; configuração eletrônica: [Xe] 4f4 6s2;
MA = 144,24; d = 7,004 g. cm-3 (20°C); PF = 1016°C; PE = 3068°C.
Ocorre na bastnasita e na monazita sendo extraído por processo de troca iônica.
Apresentam 7 isótopos naturais, todos estáveis. Exceto o 144Nd que é
ligeiramente radioativo (meia vida de 1010 - 1015 anos).
Foram produzidos 7 radioisótopos artificiais. O metal é usado em vidro colorido
púrpura para torná-lo dicróico. É usado em liga metálica para foguetes
sinalizadores. Foi descoberto em 1885 por C. A. von Welsbach.
Promécio Pm. Elemento metálico prateado mole, pertencente à
família dos lantanídeos. Z = 61; configuração eletrônica: [Xe] 4f5 6s2;
MA = 145; d = 7,62 g.cm-3 (20°C); PF = 1042°C, PE = 3000°C. O único
isótopo natural é 147Pm que tem meia vida de 2,52 anos. Foram
produzidos 18 outros radioisótopos, todos com meias vidas bastante curtas. A
única fonte conhecida do elemento são os rejeitos de material nuclear. O 147Pm
é interessante como fonte de energia de decaimento beta , mas os isótopos 146Pm
que emitem radiação gama muito penetrante devem ser removidos antes. Foi
descoberto por J. A. Marinsky, L. E. Glendenin e C. D. Coryell em 1947.
Samário Sm. Elemento metálico prateado, mole, pertencente à
família dos lantanídeos. Z = 62; configuração eletrônica: [Xe] 4f6 6s2;
MA = 150,35; d = 7,52 g.cm-3 (20°C); PF = 1073°C; PE = 1791°C.
Ocorre na monazita e bastnasita. Apresenta 7 isótopos naturais estáveis, exceto
147Sm que é fracamente radioativo (meia vida de 2,5 x 1011
anos). O metal é usado em ligas especiais para construir partes de reatores
nucleares como absorvedor de nêutrons. O óxido, Sm2O3, é
usado em pequenas quantidades na composição de vidros óticos. O principal uso
do samário é na liga ferromagnética SmCo5 que produz ímãs
permanentes, cinco vezes mais fortes que qualquer outro material. O elemento
foi descoberto em 1879 por François Lecoq de Boisbaudran.
Európio Eu. Elemento metálico prateado pertencente à família
dos lantanídeos. Z = 63; configuração eletrônica: [Xe] 4f7 6s2;
d = 5,245 g.cm-3 (20°C); PF = 822°C; PE = 1529°C. Ocorre em pequenas
quantidades nas bastnasita e monazita. Dois isótopos estáveis ocorrem
naturalmente: 151Eu e 153Eu, ambos absorvedores de
nêutrons. Ligas de európio foram usadas experimentalmente na construção de
partes de reatores nucleares, mas não há disponibilidade de quantidades
suficientes do elemento. O óxido é muito usado no material fosforescente de
tela de televisores. Foi descoberto em 1889 por Sir William Crookes.
Gadolínio Gd. Elemento metálico mole, prateado, pertencente à
família dos lantanídeos. Z = 64; configuração eletrônica: [Xe] 4f7 5d1
6s2; MA = 157,25; d = 7,901 g.cm-3 (20°C); PF = 1312°C;
PE = 3273°C. Ocorre na gadolinita, xenotina, monazita e em resíduos de minérios
de urânio. Tem 7 isótopos naturais estáveis e 11 artificiais. Dois isótopos
naturais, 155Gd e 157Gd, são considerados os melhores
absorvedores de nêutrons. O metal tem umas poucas aplicações em tecnologia
nuclear e em ligas ferromagnéticas (com cobalto, cobre, ferro e cério).
Compostos de gadolínio também são usados em componentes eletrônicos. O elemento
foi descoberto em 1880 por J. C. G. Marignac.
Térbio Tb. Elemento metálico prateado pertencente à família
dos lantanídeos. Z = 65, configuração eletrônica: [Xe] 4f9 6s2;
MA = 158,92; d = 8,23 g.cm-3 (20°C); PF = 1365°C; PE = 3230°C.
Ocorre na apatita e xenotina e é obtido por processo de troca iônica. Tem
apenas um isótopo natural, o 159Tb, que é estável. Foram
identificados 17 isótopos artificiais. É usado como dopante em dispositivos
semicondutores. Foi descoberto em 1843 por C. G. Mosander.
Disprósio Dy. Elemento metálico prateado, mole, pertencente à
família dos elementos lantanídeos. Z = 66; configuração eletrônica: [Xe] 4f10
6s2; MA = 162,50; d = 8,551 g.cm-3 (20°C); PF =
1412°C; PE = 2567°C. Ocorre na apatita, gadolinita e xenotina, sendo obtido por
processo de troca iônica. Tem 7 isótopos naturais e 12 artificiais. Seu uso é
limitado a algumas ligas como absorvedor de nêutrons em tecnologia nuclear. Foi
descoberto por François Lecoq de Boisbaudran em 1886.
Hôlmio Ho. Elemento metálico prateado, mole, pertencente à
família dos lantanídeos. Z = 67; configuração eletrônica: [Xe] 4f11 6s2;
MA = 164,93; d = 8,795 g.cm-3 (20°C); PF = 1472°C; PE = 2700°C.
Ocorre na apatita, xenotina e em alguns outros minérios de terras raras. Há um
isótopo natural, 165Ho, e já foram produzidos 18 artificiais. Não há
usos para o elemento que foi descoberto por P. T. Cleve e J. L. Soret em 1879.
Érbio Er. Elemento metálico, prateado, mole, pertencente ao
grupo dos lantanídeos. Z = 68; configuração eletrônica: [Xe]4f126s2;
MA = 167,26; d = 9,066g.cm-3 (20°C); PF = 1529°C; PE = 2868°C. Está
presente em algumas ocorrências de apatita, gadolinita e xenotina. Tem seis
isótopos naturais, estáveis, e doze artificiais. É usado em ligas para
tecnologia nuclear como absorvedor de nêutrons. Foi descoberto por C. G.
Mosander em 1843.
Túlio Tm. Elemento metálico cinza, mole, pertencente ao
grupo dos lantanídeos. Z = 69; configuração eletrônica: [Xe]4f136s2;
MA = 168,934; d = 9,321g.cm-3 (20°C); PF = 1545°C; PE = 1950°C. É
encontrado na apatita e na xenotina. Tem um isótopo natural, 169Tm,
e dezesete isótopos artificiais. Não há nenhum uso para este elemento. Ele foi
descoberto por P. T. Cleve em 1879.
Ytérbio Yb. Elemento metálico, prateado, pertencente ao grupo
dos lantanídeos. Z = 70; configuração eletrônica: [Xe]4f146s2;
MA = 173,04; d = 6,966g.cm-3 (20°C); PF = 819°C; PE = 1196°C. Ocorre
na gadolinita, monazita e xenotina. São conhecidos sete isótopos naturais e dez
artificiais. É usado em alguns aços especiais. O elemento foi descoberto em
1878 por J. D. G. Marignac.
Lutécio Lu. Elemento metálico prateado, pertencente ao grupo
dos lantanídeos. Z = 71; configuração eletrônica: [Xe]4f135d16s2;
MA = 174,97; d = 9,842g.cm-3 (20°C); PF = 1663°C; PE = 3402°C. O
lutécio é o menos abundante dos elementos e pequenas quantidades estão
disponíveis a partir do processamento de outros metais. Tem dois isótopos
naturais, 175Lu (estável) e 176Lu (meia vida = 2,2 x 1010
anos). O elemento é usado como catalisador. Ele foi identificado por G. Urban
em 1907.
Háfnio
Hf. Elemento metálico de transição, é
prateado e brilhante. Z = 72; configuração eletrônica: [Xe]4f145d26s2;
MA = 178,49; d = 13,3g.cm-3; PF = 2230 ± 20°C; PE = 4620°C. O
elemento é encontrado na natureza com o zircônio e extraído por formação de
cloreto e redução pelo processo de Kroll. É usado em ligas de tungstênio para filamentos
e eletrodos, e como absorvedor de nêutrons. No ar, o metal forma camada passiva
de óxido. A maioria dos seus compostos são complexos de háfnio(IV). Complexos
menos estáveis de háfnio(III) também existem. O elemento foi descrito pela
primeira vez por Urbain em 1911 e sua existência foi estabelecida em 1923 por
D. Coster e G. C. de Hevesey.
Tântalo Ta. Elemento metálico de transição azul acinzentado.
Z = 73; configuração eletrônica: [Xe]4f145d36s2;
MA = 180,948; d = 16,63 g.cm-3; PF = 2996°C; PE = 5427°C. É
encontrado juntamente com o nióbio nos minérios columbita – tantalita: (Fe, Mn)
(Ta, Nb)2O6. É extraído por dissolução em ácido
fluorídrico, que separa os fluoretos de nióbio e tântalo para dar K2TaF7
que é reduzido com sódio. O elemento apresenta os isótopos 181Ta que
é estável e 180Ta que tem ocorrência de 0,12% e é radioativo com
meia-vida maior do que 107 anos. Há vários outros isótopos de
meia-vida curtas. O elemento é usado em algumas ligas especiais e em
componentes eletrônicos. Por ser não reativo, peças metálicas de tântalo são
usadas em cirurgias como por exemplo pinos para juntar ossos. Quimicamente o
metal forma camada passiva de óxido no ar. Forma complexos nos estados de
oxidação +2, +3, +4 e +5. O tântalo foi identificado em 1802 por Ekeberg e
isolado em 1820 por Berzelius.
Tungstênio
W. Elemento metálico de transição,
branco ou cinza, era chamada antigamente de "wolfrâmio". Z = 74;
configuração eletrônica: [Xe]4f145d46s2; MA =
183,85; d = 19,3g.cm-3; PF = 3410°C; PE = 5660°C. É encontrado em
vários minerais, principalmente nos óxidos: wolframita, (Fe, Mn) WO4,
e scheelita, CaWO4. O minério é aquecido com solução de hidróxido de
sódio e forma um "tungstato" solúvel. O óxido WO3 é obtido
por precipitação após adição de ácido e é reduzido ao metal por hidrogênio. É
usado em várias ligas, especialmente de corte e em filamentos de lâmpadas. No
ar o tungstênio forma camada protetora de óxido e pode ser oxidado a altas
temperaturas. Não se dissolve em ácidos diluídos. Forma compostos nos quais o
seu estado de oxidação varia de +2 a +6. O metal foi isolado por F. d’Elhuyer
em 1783.
Rênio Re. Elemento de transição metálico prateado. Z = 75;
configuração eletrônica: [Xe]4f145d56s2; MA =
186,2; d = 20,53g.cm-3, PF = 3180°C; PE = 5620°C. O elemento é
obtido como subproduto no refino do molibdênio e usado em algumas ligas. Por
exemplo ligas de rênio-molibdênio são supercondutoras. O elemento forma vários
complexos com o estado de oxidação variando de 1 a 7.
Ósmio Os. Elemento metálico de transição duro, branco
azulado. Z = 76; configuração eletrônica: [Xe]4f145d66s2;
MA = 190,2; d = 22,7g.cm-3; PF = 3045°C; PE = 5027°C. É encontrado
associado à platina e usado em algumas ligas com platina e irídio. O ósmio
forma vários complexos em vários estados de oxidação.
Irídio
Ir. Elemento metálico de transição. Z
= 77; configuração eletrônica: [Xe]4f145d76s2;
MA = 192,20; d = 22,42g.cm-3; PF = 2410°C; PE = 4130°C. Ocorre na
natureza com a platina e é usado principalmente em ligas de platina e ósmio. O
elemento forma complexos de irídio(III) e irídio(IV). Ele foi descoberto em
1804 por Tennant.
Platina Pt. Elemento metálico de transição branco prateado. Z
= 78; configuração eletrônica: [Xe]4f145d96s1;
MA = 195,09; d = 21,37g.cm-3; PF = 1772°C; PE ~ 3800°C. Ocorre em
alguns minérios de níquel e cobre e também é encontrado na forma nativa, isto
é, o próprio metal. A principal fonte de platina é o rejeito anódico do
refinamento de níquel e cobre. O elemento é usado em joalheria, equipamentos
para laboratórios (por exemplo: termopares, eletrodos, cadinhos, etc), contatos
elétricos e em algumas ligas, (por exemplo com irídio ou ródio). Também é
catalisador de processos de hidrogenação. O elemento não se oxida nem se
dissolve em ácido clorídrico. A maioria dos seus compostos são complexos de
platina(II) ou de platina(IV).
Metais do grupo da platina. Os três elementos
que antecedem a prata e o ouro na segunda e na terceira fila dos elementos de
transição são respectivamente: rutênio (Ru), ródio (Rh), paládio (Pd) , ósmio
(Os), irídio (Ir) e platina (Pt). Estes oito elementos compõem o chamado
"grupo da platina". Todos eles são duros, resistentes à corrosão,
usados na joalheria e em algumas aplicações industriais, por exemplo em
contatos elétricos. A semelhança no comportamento químico faz com que estes
elementos sejam vistos como um grupo. Eles são resistentes ao ataque químico.
Em solução formam grande número de íons complexos. Também formam compostos de
coordenação com monóxido de carbono e com outros ligantes pi. Também formam
muitos complexos com o metal ligado diretamente a um átomo de hidrogênio. Os
metais e seus compostos orgânicos têm considerável ação catalítica.
Ouro Au. Elemento metálico de transição amarelo, mole e
maleável. Z = 79; configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s1;
MA = 198,967; d = 19,32g.cm-3; PF = 1064,43°C; PE = 2807°C. É
encontrado na natureza como metal livre no cascalho e em veios no quartzo.
Ocorre nos minérios de sulfetos de chumbo e cobre e também combinado com prata
em minério de telúrio (Ag, Au) Te2. É usado na joalheria, como
material dentário e em dispositivos eletrônicos. Quimicamente não é reativo,
não sendo afetado pelo oxigênio. Reage com cloro a 200° C para formar cloreto
de ouro(III). Forma vários complexos com ouro nos estados de oxidação +1 e +3.
Mercúrio
Hg. Elemento metálico de transição,
líquido, prateado e denso, pertencente ao grupo do zinco na Tabela Periódica. Z
= 80; configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s2;
MA = 200,59; d = 13,55g.cm-3; PF = -38,87°C; PE = 356,58°C. Seu principal
minério é o sulfeto de mercúrio, HgS, que pode ser decomposto nos seus
elementos. O mercúrio é usado em termômetros, barômetros, em outros
equipamentos científicos e em amálgama dentário. O elemento é menos reativo que
zinco e cádmio e não desloca o hidrogênio de ácidos fracos. Forma compostos com
mercúrio(I) na forma de íons (Hg2)2+ e com mercúrio(II)
na forma de Hg2+. Forma muitos compostos de coordenação e
organometálicos, por exemplo os reagentes de Grignard.
Tálio Tl. Elemento metálico cinzento, pertencente ao grupo
do boro na Tabela Periódica. Z = 81; configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s26p1;
MA = 204,39; d = 11,85g.cm-3 (20° C); PF = 303,3°C; PE = 1460°C.
Ocorre na blenda de zinco (ZnS), em minérios de ferro e é recuperado em
pequenas quantidades de concentrados de chumbo e zinco. Os isótopos naturais
são 203Tl e 205Tl e 11 radioisótopos já foram
identificados. Tem poucas aplicações: ligas especiais e em eletrônica. O
sulfato é usado como raticida. Os compostos de tálio(I) são semelhantes aos de
metais alcalinos. Compostos de tálio(III) são facilmente reduzidos a tálio(I) e
porisso são fortes agentes oxidantes. O elemento foi descoberto por Sir William
Crookes em 1861.
Chumbo Pb. Elemento metálico, denso, mole, dúctil, cinzento,
pertencente ao grupo do carbono na Tabela Periódica. Z = 82; configuração
eletrônica: [Xe]4f145d106s26p2; MA
= 207,19; d = 11,35g.cm-3; PF = 327,5°C; PE = 1740°C. O principal
minério de chumbo é a galena, PbS. Outras fontes deste elemento são os minerais
anglesita (PbSO4), cerusita (PbCO3) e litarge (PbCO3).
O metal é extraído por aquecimento do minério para obtenção do óxido, seguida
da redução por carvão. A prata também é encontrada nestes minérios. O chumbo
tem várias aplicações incluindo material para construção civil, baterias de
chumbo, balas para armas de fogo, ligas fusíveis e algumas outras ligas
especiais. Quimicamente forma compostos nos estados de oxidação +2 e +4 sendo
chumbo(II) o mais estável.
Bismuto Bi. Metal cristalino branco com tons de rosa,
pertencente ao grupo do nitrogênio na Tabela Periódica. Z = 83; configuração
eletrônica: [Xe]4f145d106s26p3; MA
= 208,98; d = 9,78g.cm-3; PF = 271,3°C; PE = 1560°C. Os seus
minérios mais importantes são bismutinita (Bi2S3) e
bismita (Bi2O3). Também ocorre naturalmente na forma
nativa. Os maiores produtores são Peru, Japão, México, Bolívia e Canadá. O
metal é extraído por redução do óxido de carbono. O bismuto é o mais
diamagnético de todos os metais e sua condutividade térmica é mais baixa do que
a de qualquer outro metal exceto o mercúrio. O metal tem alta resistência
elétrica e efeito Hall intenso quando submetido a campos magnéticos. É usado em
ligas para solda de baixo ponto de fusão, com estanho e cádmio. Estas ligas se
expandem durante a solidificação. Também é usado em dispositivos de segurança
termicamente estimulados para detecção de incêndios. Aplicações mais recentes
incluem o uso de bismuto como catalisador na produção de fibras acrílicas, em
termopares, etc. Os compostos de bismuto quando livres de chumbo são usados em
medicamentos e cosméticos. É atacado por ácidos oxidantes, vapor d’água a alta
temperatura e halogênios. Queima no ar gerando chama azul e fumaça amarela de
óxidos. Em 1753 C. G. Junine demonstrou que o bismuto era um elemento distinto
do chumbo.
Polônio Po. Elemento metálico radioativo pertencente ao grupo
do oxigênio na Tabela Periódica. Z = 84; configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s26p4;
MA = 210; d = 9,32g.cm-3; PF = 254°C; PE = 962°C. O elemento ocorre em
minérios de urânio numa proporção de 100 microgramas para 1000 quilogramas de
minério. Tem mais de 30 isótopos, mais do que qualquer outro elemento. O
isótopo de vida mais longa é o 209Po (meia-vida = 103 anos). O
polônio é uma possível fonte de calor em espaçonaves devido à energia de 1,4x105
J.kg-1s-1 liberada no seu decaimento. Ele foi descoberto
por Marie Curie em 1898 numa amostra de pechblenda, o principal minério de
urânio . O elemento recebeu este nome em homenagem ao pais (Polônia) onde nasceu
a pesquisadora.
Astato At. Elemento halogênio radioativo. Z = 85;
configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s26p5;
MA = 211; PF = 302°C; PE = 377°C. Ocorre naturalmente por decaimento radioativo
de isótopos de urânio e tório. O astato forma pelo menos 20 isótopos sendo 210At
o mais estável com meia-vida de 8,3 horas. Pode ser produzido por
bombardeamento de 200Bi com partículas alfa. Tem caráter mais
metálico do que o iodo e em solução aquosa pode assumir pelo menos 5 estados de
oxidação diferentes. Forma compostos inter-halogênios como AtI e AtCl. A
existência de At2 não foi comprovada. O elemento foi sintetizado por
bombardeamento nuclear em 1940 por D. R. Corson, K. R. MacKenzie e E. Segré na Universidade
da Califórnia, nos Estados Unidos da América.
Radônio Rn. Elemento gasoso, radioativo, incolor, pertencente
ao grupo dos gases da Tabela Periódica. Z = 86; configuração eletrônica: [Xe]4f145d106s26p6;
MA = 222; d = 973g.L-1; PF = -71°C; PE = -61,8°C. São conhecidos
pelo menos 20 isótopos. O mais estável, 222Rn, tem meia-vida de 3,8
dias. É formado no decaimento do 226Rn e sofre decaimento alfa. O
radônio ocorre naturalmente, particularmente em áreas subterrâneas de granito,
constituindo sério risco químico aos trabalhadores. Como gás nobre o radônio é
praticamente inerte embora alguns compostos como fluoreto de radônio possam ser
formados. Ele foi isolado pela primeira vez por Ramsey e Gray em 1908.
Frâncio Fr. Elemento radioativo pertencente ao grupo dos
metais alcalinos na Tabela Periódica. Z = 87; configuração eletrônica: [Rn]7s1;
MA = 223; d = 2,4g.cm-3; PF = 27°C; PE = 677°C. O elemento é
encontrado em minérios de urânio e tório. Todos os 22 isótopos conhecidos são
radioativos e o mais estável é o 223Fr. A existência do frâncio foi
confirmada por Marguerite Perey em 1939.
Rádio Ra. Elemento metálico radioativo pertencente ao grupo
dos metais alcalino-terrosos na Tabela Periódica. Z = 88; configuração
eletrônica: [Rn]7s2; MA = 226,0254; d ~ 5g.cm-3; PF =
700°C; PE = 1140°C. Ocorre em minérios de urânio, por exemplo pechblenda ou
uraninita. O isótopo mais estável, 226Ra, tem meia-vida de 1602 anos
e decai para radônio. É usado como fonte radioativa em trabalhos de pesquisa e
em radioterapia. O elemento foi isolado da pechblenda por Marie e Pierre Curie
em 1898.
Actínio Ac. Elemento metálico radioativo, prateado,
pertencente ao grupo do escândio na Tabela Periódica. Z = 89; configuração
eletrônica: [Rn]6d17s2; número de massa do isótopo mais
estável = 227 (meia-vida = 21,7 anos); PF = 1050 ± 50°C, PE = 3300°C
(calculado). O 227Ac ocorre no urânio natural numa proporção de
0,715%. O 228Ac (meia-vida = 6,13 horas) também ocorre na natureza.
Há 22 outros isótopos artificiais, todos radioativos e com meias-vidas bastante
curtas. Sua química é similar à do lantânio. Sua principal aplicação é como
fonte de partículas alfa. O elemento foi descoberto em 1899 por A. Debierne.
Actinídeos ou Elementos
Actinídeos. Conjunto ou série de elementos após o actínio na Tabela
Periódica, com números atômicos que vão do tório (Z = 90) ao laurêncio (Z =
103). Eles têm dois elétrons na camada de valência numa configuração 7s2.
São classificados juntos pelo fato do aumento de prótons no núcleo corresponder
ao aumento de um elétron no sub-nível 5f. Juntamente com os lantanídeos,
compõem o bloco f da Tabela Periódica .A configuração eletrônica destes
elementos é:
Tório Th.
Elemento metálico radioativo pertencente à família dos act. Z = 90;
configuração eletrônica: [Rn] 6d2 7s2; MA = 232,038; d =
11,5 – 11,9 g.cm-3 (17°C); PF = 1740 - 1760°C; PE = 4780 - 4800°C.
Ocorre na areia monazítica no Brasil, Índia e Estados Unidos da América. Os
isótopos de tório têm números de massa de 223 a 234, inclusive. O mais estável
é 232Th com meia vida de 1,39 x 1010 anos. Apresenta
também estado de oxidação +4 e sua química é parecida com a dos demais
actinídeos. Pode ser usado como combustível em reatores nucleares pois 232Th
captura nêutrons lentos e alimenta 233U. A tória ou dióxido de
tório, ThO2, é usada em refratários especiais. O elemento foi
descoberto por Berzelius em 1829.
Protactínio
Pa. Elemento metálico radioativo pertencente à série dos
actinídeos. Z = 91; configuração eletrônica: [Rn] 5f2 6d1
7s2; MA = 231,036; d = 15,37 g.cm-3 (calculada); PF <
1600°C (calculado). O isótopo mais estável é 231Pa que tem meia vida
de 3,43 x 104 anos. Pelo menos 10 outros radioisótopos são
conhecidos. O 231Pa ocorre em todos os minérios de urânio pois é
derivado de 235U. O protactínio não tem aplicações práticas. Foi
descoberto por Lise Meitner e Otto Hahn em 1917.
Urânio
U. Elemento metálico radioativo pertencente à família dos actinídeos. Z =
92; configuração eletrônica: [Rn] 5f3 6d1 7s2;
MA = 238,03; d = 19,05 g.cm-3 (20°C); PF = 1132°C; PE = 3818°C.
Ocorre como uraninita, um mineral de óxido de urânio (IV) que contém pequenas
quantidades de rádio, tório, polônio, chumbo e hélio. Quando a uraninita ocorre
de forma massiva, com um certo brilho, é chamada pechblenda, considerado o
principal minério de urânio. O elemento é extraído do minério por processo de
troca iônica. São encontrados 3 isótopos naturais (238U: 99,28%, 235U:
0,71% e 234U: 0,006%). O 235U sofre fissão nuclear sob
ação de nêutrons lentos e é usado como combustível em reatores e armas
nucleares. Por isso o urânio ganhou enorme importância técnica e política. Ele
foi descoberto em 1789 por M. H. Klaproth.
Transurânicos ou Elementos
Transurânicos. Elementos com número atômico maior do que 92, portanto, elementos
após o urânio na Tabela Periódica. A maioria destes elementos são instáveis e
têm meias vidas curtas.
Netúnio Np.
Elemento metálico, radioativo, transurânico pertencente à família dos
actinídeos. Z = 93; configuração eletrônica: [Rn] 5f4 6d1
7s2; MA = 237,0482. O isótopo mais estável é 237Np que
tem meia vida de 2,2 x 106 anos e é produzido em pequenas
quantidades como sub-produto em reatores nucleares. Outros isótopos têm números
de massa de 229 a 236 e de 238 a 241. O único isótopo com meia vida
relativamente grande é o 236Np com meia vida de 5 x 103
anos. O elemento foi produzido pela primeira vez por McMillan e Abelson em
1940.
Plutônio Pu.
Elemento metálico, prateado, transurânico, denso, radioativo, pertencente ao
grupo dos actinídeos na Tabela Periódica. Z = 94; configuração eletrônica:
[Rn]5f67s2; isótopo mais estável: MA = 255; (meia vida = 7,6
x 107 anos); d = 19,84g.cm-3; PF = 641°C; PE = 3232°C.
São conhecidos treze isótopos, sendo que o 239Pu (meia vida = 2,44 x
104 anos) é muito mais importante que os demais, pois sofre fissão
nuclear com nêutrons lentos e portanto é fonte crucial de energia para armas
nucleares. Cerca de 20 toneladas de plutônio são produzidas anualmente por
reatores nucleares. O elemento foi produzido pela primeira vez por Seaborg,
McMillan, Kennedy e Wahl em 1940.
Amerício Am.
Elemento metálico transurânico, pertencente ao grupo dos actinídeos. Z = 95;
configuração eletrônica: [Rn]5f77s2; número de massa do
isótopo mais estável = 243; (meia vida = 7,95 x 103 anos); d =
13,67g.cm-3 (20°C); PF = 994°C; PE = 2607°C. São conhecidos dez
isótopos. O elemento foi descoberto pelo grupo de pesquisa de G. T. Seaborg em
1945. Ele foi obtido por bombardeamento de 238U com partículas alfa.
Cúrio Cm.
Elemento metálico, radioativo, transurânico, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 96; configuração eletrônica: [Rn]5f76d17s2;
número de massa do isótopo mais estável = 247; (meia vida = 1,64 x 107
anos); d(calculada) = 13,51g.cm-3; PF = 1340°C. Tem nove isótopos
conhecidos. O elemento foi identificado pelo grupo de G. T. Seaborg em 1944 e
produzido por L. B. Werner e I. Perlman em 1947 por bombardeamento de 241Am
com nêutrons.
Berkélio Bk.
Elemento metálico, transurânico, radioativo, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 97; configuração eletrônica: [Rn]5f97s2;
número de massa do isótopo mais estável = 247; (meia vida = 1,4 x 103
anos); d(calculada) = 14g.cm-3. Tem oito isótopos conhecidos. Foi produzido
pela primeira vez pelo grupo de G. T. Seaborg em 1949 por bombardeamento de 241Am
com partículas alfa.
Califórnio Cf.
Elemento metálico, transurânico, radioativo, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 98; configuração eletrônica: [Rn]5f107s2;
número de massa do isótopo mais estável = 251; (meia vida = 700 anos). São
conhecidos nove isótopos. O 252Cf é importante fonte de nêutrons, o
que o torna útil em processos de análise por ativação de nêutrons e como fonte
radioativa para uso em medicina. O elemento foi produzido pelo grupo de G. T.
Seaborg em 1950.
Einstênio Es.
Elemento metálico, transurânico, radioativo, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 99; configura ção eletrônica: [Rn]5f117s2;
número de massa do isótopo mais estável = 254; (meia vida = 270 dias). São
conhecidos onze isótopos. O elemento foi identificado pelo grupo de pesquisa de
A. Ghiorso nos destroços deixados pela primeira explosão de bomba de
hidrogênio, em 1952. Quantidades da ordem de microgramas só se tornaram
disponíveis depois de 1961.
Férmio Fm.
Elemento metálico, radioativo, transurânico, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 100; configura ção eletrônica: [Rn]5f127s2;
número de massa do isótopo mais estável = 257; (meia vida = 10 dias). São
conhecidos dez isótopos. O elemento foi identificado pelo grupo de A. Ghiorso
nos destroços da primeira explosão de bomba de hidrogênio em 1952.
Mendelévio Md.
Elemento metálico, radioativo, transurânico, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 101; configura ção eletrônica: [Rn]5f137s2;
número de massa do primeiro nuclídeo descoberto = 256 (meia vida = 1,3 horas).
Até agora foram sintetizados vários isótopos de meias vidas curtas. O elemento
foi identificado por A. Ghiorso e G. T. Seaborg em 1955. O nome alternativo unnilunium
também foi proposto para este elemento.
Nobélio No.
Elemento metálico, radiativo, transurânico, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 102; configura ção eletrônica: [Rn]5f147s2;
número de massa do isótopo mais estável = 254; (meia vida = 55 segundos). São
conhecidos sete isótopos. O elemento foi identificado por A. Ghiorso e G. T.
Seaborg em 1966. O nome alternativo unnilbium também foi proposto para
este elemento.
Laurêncio Lr.
Elemento metálico, radioativo, transurânico, pertencente ao grupo dos
actinídeos. Z = 103; configura ção eletrônica: [Rn]5f146d17s2;
número de massa do primeiro isótopo descoberto = 257 (meia vida = 8 segundos).
Já foram sintetizados um número muito pequeno de isótopos de meias vidas
curtas. O elemento foi identificado pelo grupo de A. Ghiorso em 1961. O nome
alternativo unniltrium também foi proposto para o elemento.
Transactinídeos ou
Elementos Transactinídeos. Elementos com número atômico acima de 103, isto é, após o
laurêncio na Tabela Periódica. Os elementos 104 e 105 foram sintetizados e
receberam respectivamente os nomes de kurchatóvio (Ku) e rutherfórdio (Rf).
Todos estes elementos são instáveis e têm meias vidas bastante curtas.