Como ler a tabela periódica: de uma única casa à estrutura em blocos

A tabela periódica não é uma lista de 118 nomes para decorar. Ela se parece mais com um mapa dobrado que mostra como os elementos se assemelham e em que diferem. Como todo mapa, torna-se útil quando você conhece a legenda: o que está impresso dentro de uma única casa, o que significam as linhas e as colunas e o que representam as regiões coloridas. Com essa legenda em mãos, você consegue fazer palpites surpreendentemente bons sobre um elemento que nunca viu antes.

O que uma casa diz

Quase toda tabela periódica coloca pelo menos três informações em cada casa.

• Número atômico: o número de prótons no núcleo. O hidrogênio é 1, o carbono é 6, o ferro é 26. O número atômico define o elemento. Qualquer átomo com 26 prótons é ferro, não importa quantos nêutrons ou elétrons tenha.
• Símbolo químico: um código de uma ou duas letras usado no mundo inteiro. A primeira letra é sempre maiúscula, a segunda sempre minúscula. Co (cobalto) e CO (monóxido de carbono) significam coisas completamente diferentes, por isso as maiúsculas importam. Muitos símbolos vêm de nomes latinos, e é por isso que o sódio é Na (natrium), o potássio é K (kalium) e o ferro é Fe (ferrum).
• Massa atômica (peso atômico): a massa média dos átomos do elemento em relação a um doze avos de um átomo de carbono-12. Como é ponderada pela mistura natural de isótopos, raramente é um número inteiro. O cloro, por exemplo, é uma mistura de isótopos com números de massa 35 e 37, o que dá uma massa atômica de 35,45.

Algumas casas mostram um valor entre colchetes, como tecnécio [97] ou plutônio [244]. Esses elementos não têm isótopos estáveis, portanto não há mistura isotópica natural para calcular a média. O número entre colchetes é o número de massa do isótopo de vida mais longa. As massas atômicas deste site seguem os pesos atômicos padrão abreviados publicados pela Comissão de Abundâncias Isotópicas e Pesos Atômicos da IUPAC (CIAAW) em 2024.

Tabelas mais completas acrescentam configuração eletrônica, eletronegatividade, ponto de fusão ou o estado físico do elemento à temperatura ambiente. Por mais cheia que uma casa pareça, o número-chave é o número atômico, porque a tabela inteira é preenchida estritamente por número atômico, uma casa de cada vez.

Linhas são períodos, colunas são grupos

Uma linha horizontal é um período. A tabela moderna tem sete, numerados de 1 a 7. O número do período corresponde à camada eletrônica mais externa ocupada num átomo desse elemento no estado fundamental. O período 1 tem apenas hidrogênio e hélio; os períodos 2 e 3 têm oito elementos cada; os períodos 4 e 5 têm dezoito; os períodos 6 e 7 têm trinta e dois. O motivo de as linhas terem comprimentos diferentes vem da estrutura de orbitais descrita adiante.

Uma coluna vertical é um grupo (ou família). A IUPAC recomenda numerá-los de 1 a 18, da esquerda para a direita. Livros mais antigos usavam rótulos como IA ou IIB, mas as letras eram aplicadas de forma diferente na Europa e na América do Norte, o que causava confusão, por isso o sistema de 1 a 18 é hoje o padrão.

Elementos do mesmo grupo têm arranjos semelhantes dos elétrons externos e, portanto, química semelhante. Lítio, sódio e potássio, do grupo 1, reagem todos vigorosamente com a água e formam com facilidade íons +1. Flúor, cloro, bromo e iodo, do grupo 17, tendem todos a ganhar um elétron e formar íons −1. Hélio, neônio e argônio, do grupo 18, quase não reagem. Assim, a forma mais rápida de avaliar um elemento é perguntar em que grupo ele está.

Os blocos s, p, d e f: por que a tabela não é um retângulo

A tabela tem duas colunas altas à esquerda, uma seção central mais baixa, um bloco largo à direita e duas linhas flutuando embaixo. Esse formato vem de agrupar os elementos pelo tipo de orbital em que entra seu último elétron. Há quatro desses blocos.

Uma subcamada s comporta até 2 elétrons, uma p 6, uma d 10 e uma f 14. No período 2 só s e p são preenchidas, então há 2 + 6 = 8 elementos. A partir do período 4 entra uma subcamada d, dando 2 + 10 + 6 = 18. A partir do período 6 a subcamada f acrescenta mais 14, totalizando 2 + 14 + 10 + 6 = 32. A sequência de comprimentos dos períodos, 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32, decorre diretamente dessas capacidades.

O hélio é uma pequena exceção a esse quadro arrumado. Sua configuração é 1s², o que o torna um elemento do bloco s, mas sua química é a de um gás nobre, por isso quase toda tabela o coloca no topo do grupo 18. Blocos e grupos nem sempre se alinham perfeitamente.

Por que lantanídeos e actinídeos ficam embaixo da tabela

Duas linhas separadas ficam penduradas sob a tabela principal. A de cima são os lantanídeos (números atômicos 57 a 71) e a de baixo os actinídeos (89 a 103). Na verdade, eles pertencem aos períodos 6 e 7, ao lado do grupo 3.

São retirados apenas por questão de diagramação. Inserir as catorze colunas do bloco f no corpo da tabela a deixaria com 32 colunas de largura, o que é incômodo numa página ou numa tela. Assim, o bloco f é recortado e colocado embaixo, e uma marca como um asterisco ou “57–71” é deixada na lacuna. A “forma longa” completa, de 32 colunas, também é usada e tem a vantagem de os números atômicos seguirem sem interrupção. Os dois formatos contêm exatamente a mesma informação.

Há também uma discussão antiga sobre quais elementos ficam sob o escândio e o ítrio no grupo 3: lantânio e actínio, ou lutécio e laurêncio. A IUPAC conduziu um projeto sobre a questão, e diferentes livros didáticos ainda mostram versões diferentes. Basta saber que essa variação existe.

Metais, não metais e semimetais

Se você colorir a tabela por tipo, a maior região de longe é a dos metais. Cerca de três quartos ou mais de todos os elementos são metais, ocupando o lado esquerdo e o centro. Os metais tendem a ser brilhantes, conduzem bem calor e eletricidade, podem ser martelados ou estirados e perdem elétrons formando íons positivos.

Os não metais se concentram no canto superior direito: hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre, os halogênios e os gases nobres. Muitos são gases à temperatura ambiente, e os sólidos tendem a ser quebradiços e maus condutores, embora o grafite seja uma exceção notável.

Entre as duas regiões corre uma fronteira em forma de escada que começa no boro e desce pelo silício, germânio, arsênio, antimônio e telúrio. Os elementos ao longo dessa linha são chamados de semimetais (ou metaloides). Podem parecer metálicos, mas se comportam quimicamente como não metais, e sua condutividade elétrica fica entre a dos metais e a dos isolantes. Esse comportamento intermediário é exatamente o motivo pelo qual o silício e o germânio se tornaram a base da indústria de semicondutores. Se o polônio e o astato contam como semimetais depende dos critérios usados, por isso diferentes tabelas os colorem de forma diferente.

Uma rotina de leitura

Ao encontrar um elemento desconhecido, siga estes passos.

1. Leia o número atômico para obter o número de prótons e a posição na tabela.
2. Observe o período para estimar quantas camadas eletrônicas estão ocupadas.
3. Observe o grupo e pense em seus vizinhos mais conhecidos.
4. Identifique o bloco para ver que tipo de orbital recebe o último elétron.
5. Verifique se ele está na região dos metais, dos semimetais ou dos não metais.

Quando esses cinco hábitos forem automáticos, a tabela deixa de ser algo para decorar e se torna uma ferramenta de raciocínio. Suponha que você nunca tivesse ouvido falar do rubídio. Sabendo apenas que ele fica no grupo 1, período 5, você poderia prever que é um metal macio que reage com a água de forma ainda mais violenta que o sódio ou o potássio, e acertaria. Experimente clicar nos elementos da tabela e conferir você mesmo o grupo, o período, o bloco e a categoria de cada um.