Blocos da tabela periódica

Definição dos blocos e capacidade dos subníveis

O bloco s corresponde principalmente ao preenchimento de orbitais ns; o bloco p a np, o bloco d a (n−1)d e o bloco f a (n−2)f. Um subnível s comporta 2 eletrões, p 6, d 10 e f 14, exatamente as larguras características dos blocos.

Construção da disposição da tabela periódica

O período 1 contém apenas 1s e, portanto, dois elementos. Os períodos 2 e 3 preenchem ns e depois np, dando 8 elementos cada. Os períodos 4 e 5 inserem um bloco d de dez elementos entre s e p, dando 18. Os períodos 6 e 7 incluem o bloco f de 14 elementos e podem conter 32 elementos.

As linhas f destacadas são uma escolha tipográfica. Na tabela completa em forma longa, lantanóides e actinóides pertencem entre as partes s e d dos períodos 6 e 7; colocá-los abaixo evita que a tabela se torne extremamente larga.

Ler configurações a partir da posição

A posição no bloco fornece rapidamente o padrão do subnível final. Um elemento na segunda coluna do bloco p tem np²; um na quinta tem np⁵, juntamente com o ns² precedente nos elementos dos grupos principais.

Por exemplo, o enxofre está no período 3 e na quarta coluna do bloco p, dando [Ne]3s²3p⁴. O cálcio está no período 4, segunda coluna de s, dando [Ar]4s². O escândio inicia a série 3d depois de 4s²: [Ar]3d¹4s².

O mapa dos blocos é útil, mas não infalível

A classificação por blocos segue a estrutura eletrónica, mas as configurações reais do estado fundamental incluem exceções. Cr e Cu não seguem a previsão mais simples 4s²3dⁿ, e os elementos mais pesados dos blocos d e f apresentam outras irregularidades porque subníveis vizinhos estão próximos em energia.

O hélio é outro caso instrutivo: a sua configuração é 1s², eletronicamente um padrão de bloco s, mas é colocado no grupo 18 porque a camada fechada e o comportamento químico o alinham com os gases nobres.

Assim, a tabela periódica codifica simultaneamente configuração eletrónica e semelhança química. Os dois princípios reforçam-se, mas nem sempre são regras de classificação idênticas.

Construção período a período

O padrão mostra por que o número do período e o valor n do subnível que está a ser preenchido nem sempre coincidem. O bloco d do período 4 é 3d e o bloco f do período 6 é 4f.

Os blocos ligam a posição à química

Os metais do bloco s têm geralmente um ou dois eletrões ns facilmente removíveis. A química do bloco p vai de metais a semimetais e a não metais fortemente eletronegativos à medida que o subnível np se preenche ao longo de seis colunas. Os elementos do bloco d apresentam estados de oxidação variáveis e química de coordenação porque vários estados d e s estão próximos em energia.

O bloco f apresenta mudanças mais subtis ao longo dos lantanóides porque os eletrões 4f blindam mal e permanecem relativamente contraídos. Essa blindagem deficiente provoca a contração dos lantanóides, que por sua vez afeta as dimensões dos metais de transição posteriores.

O hélio e os limites de uma única classificação

Eletronicamente, He é 1s² e encaixaria numa definição de bloco s. Quimicamente, a sua camada fechada torna-o inequivocamente um gás nobre, pelo que é colocado sobre Ne no grupo 18. É um lembrete útil de que a tabela periódica codifica tanto o preenchimento orbital como a química recorrente.

Debates semelhantes sobre a localização exata de alguns extremos do bloco f refletem o mesmo facto: as designações dos blocos são ferramentas explicativas, enquanto as estruturas eletrónicas reais podem ficar próximas de fronteiras de classificação.

Números dos grupos e posição no bloco

No bloco p, o número moderno do grupo pode ser convertido no número de eletrões externos s e p: os grupos 13 a 18 correspondem, em termos gerais, a ns²np¹ até ns²np⁶. É por isso que C e Si, ambos do grupo 14, partilham um padrão de valência ns²np² apesar de os números das camadas principais serem diferentes.

No bloco d, a relação é menos direta porque as ocupações ns e (n−1)d podem reorganizar-se. O número do grupo continua a refletir de forma geral a contagem eletrónica e a química, mas os estados de oxidação e as configurações reais devem ser verificados elemento a elemento.

A sequência atrasada do bloco d

O primeiro subnível d é 3d, mas só começa a preencher-se no período 4 porque 4s se torna energeticamente acessível primeiro. Do mesmo modo, 4d pertence ao período 5 e 5d ao período 6. O número do período identifica, portanto, a camada principal de maior n ocupada no início e no fim da linha, não cada subnível preenchido entre ambos.

O bloco f e a contração dos lantanóides

Ao longo da série 4f, os eletrões f adicionados blindam mal o aumento da carga nuclear. A nuvem eletrónica externa é progressivamente puxada para dentro, produzindo a contração dos lantanóides. O efeito estende-se para além do bloco f: Hf acaba por ter um tamanho próximo do de Zr, influenciando a química de toda a série de transição 5d.

Assim, o bloco f não é um apêndice destacado. A sua estrutura eletrónica altera as dimensões e a química dos elementos que o seguem no corpo principal da tabela.

Exercícios

Comprimento do período 4

Porque é que o período 4 contém 18 elementos?

Selénio

Se está no período 4, quarta coluna do bloco p. Indica a sua configuração externa.

bloco f

Porque é que o bloco f tem 14 elementos de largura?