Elementos do bloco d e bloco f

Os elementos do bloco d e bloco f desempenham um papel vital no mundo da química. Esses elementos situam-se no meio da tabela periódica e são conhecidos por suas propriedades fascinantes, configurações eletrônicas complexas e contribuições significativas tanto para a natureza quanto para a indústria. Vamos mergulhar nos detalhes desses blocos e entender sua importância.

O que são os elementos do bloco d?

Os elementos do bloco d também são conhecidos como metais de transição. Eles ocupam o bloco central da tabela periódica e incluem elementos dos grupos 3 a 12. São chamados de elementos do bloco d porque o último elétron entra na subcamada d. Isso resulta em orbitais d parcialmente preenchidos.

Características dos elementos do bloco d

• Estados de oxidação variáveis: A maioria dos elementos do bloco d apresenta múltiplos estados de oxidação porque os elétrons dos orbitais s e d podem participar da ligação.
• Compostos coloridos: Muitos elementos do bloco d formam compostos coloridos. Isso se deve à transição d-d dos elétrons, onde um elétron salta entre diferentes orbitais d.
• Formação de complexos: Metais de transição frequentemente formam compostos complexos. Eles possuem orbitais d vazios que podem aceitar pares de elétrons de ligantes.
• Altos pontos de fusão e ebulição: Esses elementos geralmente têm altos pontos de fusão e ebulição devido às fortes ligações metálicas.
• Propriedades metálicas: Os elementos do bloco d são metais e apresentam propriedades metálicas típicas, como alta densidade, dureza e boa condutividade elétrica.

Exemplos de elementos do bloco d

Ferro (Fe), cobre (Cu) e níquel (Ni) são alguns exemplos de elementos do bloco d. Eles têm muitos usos no dia a dia. Por exemplo, o ferro é usado na construção, o cobre é usado em fiações elétricas e o níquel é usado para fazer aço inoxidável.

Configuração eletrônica

A configuração eletrônica geral dos elementos do bloco d pode ser representada como [gás nobre] (n-1)d 1-10 ns 0-2. Vamos olhar mais de perto com o exemplo do Ferro (Fe):

        Fe: [Ar] 3d 6 4s 2
    

Aqui, a subcamada 3d é preenchida antes da subcamada 4s, apesar da subcamada 4s ser a camada mais externa. Esse preenchimento incomum deve-se aos níveis de energia mais baixos dos orbitais d após os orbitais 3p.

Teoria do campo cristalino

A teoria do campo cristalino (CFT) fornece um modelo para explicar a cor e as propriedades magnéticas dos elementos do bloco d. Quando ligantes se aproximam de um átomo ou íon metálico central, os orbitais d degenerados se dividem em dois grupos com diferentes energias. Esse cenário leva a propriedades observáveis, como a cor. Em muitos compostos de metais de transição, a diferença de energia entre esses dois grupos, conhecida como energia de divisão do campo cristalino, corresponde à luz visível e leva à absorção e emissão de cores particulares.

Exemplo visual:

_xy, d _yz, d _zx d _{x ² -y ²}, d _{z ²}

Aplicações dos elementos do bloco d

• Catalise: Metais de transição como níquel, platina e paládio atuam como excelentes catalisadores. Eles fornecem superfícies para que as reações ocorram de forma mais eficiente.
• Ligas: Metais como níquel e cromo são usados para fazer aço inoxidável, que é importante para a construção e manufatura.
• Sistemas biológicos: O ferro é importante na hemoglobina, que facilita o transporte de oxigênio no sangue. Muitas enzimas também contêm metais de transição como co-fatores.
• Joalheria e Moedas: Prata e ouro são elementos do bloco d amplamente usados na fabricação de joias e moedas devido ao seu brilho e resistência à corrosão.

O que são os elementos do bloco f?

Os elementos do bloco f também são conhecidos como metais de transição interna. Eles estão localizados na parte inferior da tabela periódica e consistem em duas séries: lantanídeos e actinídeos. O último elétron nesses elementos entra no orbital f, daí o nome bloco f. Eles geralmente aparecem em duas linhas separadas abaixo da tabela periódica principal.

Características distintas dos elementos do bloco f

• Lantanídeos: Estes incluem elementos com números atômicos 57 (lantânio) a 71 (lutécio). Eles são conhecidos por suas propriedades semelhantes, razão pela qual são frequentemente chamados de "elementos de terras raras".
• Actinídeos: Estes incluem elementos de 89 (actínio) a 103 (laurêncio). Muitos actinídeos são radioativos e são usados na energia nuclear.
• Maior Eletronegatividade: Os elementos do bloco f geralmente apresentam eletronegatividades maiores do que os elementos do bloco d.
• Formação de complexos: Elementos do bloco f formam íons complexos, embora semelhantes aos formados pelo bloco d, eles mostram diferenças nos números de coordenação e geometria.

Exemplos de elementos do bloco f

Cério (Ce), neodímio (Nd) e urânio (U) são exemplos de elementos do bloco f. O cério é usado em pederneiras para isqueiros, enquanto o neodímio é importante na fabricação de ímãs potentes. O urânio é um elemento importante em reatores nucleares e em armas.

Configuração eletrônica

O bloco f possui um padrão distinto de configuração eletrônica, representado como [gás nobre] (n-2)f 1-14 (n-1)d 0-1 ns 2. Vamos dar uma olhada em um exemplo com urânio (U):

        U: [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2
    

Estados de oxidação

Os lantanídeos exibem predominantemente um estado de oxidação +3, embora outros estados também sejam observados em certos elementos. Os actinídeos exibem uma gama muito mais ampla de estados de oxidação, muitas vezes entre +3 e +6, devido ao envolvimento dos orbitais f, d e s.

Importância e aplicações

• Energia nuclear: Urânio e tório fazem parte da série dos actinídeos e são importantes para reatores nucleares e produção de energia.
• Imãs: Neodímio é usado para fazer ímãs permanentes potentes, que são usados em uma variedade de aplicações, desde fones de ouvido a motores.
• Tecnologia: Elementos de terras raras são essenciais na fabricação de eletrônicos, como smartphones e computadores.
• Uso como luminóforos: Alguns lantanídeos são usados como fósforos em uma variedade de dispositivos de iluminação e exibição.

Posição na tabela periódica

O bloco d se espalha pelos períodos quarto a sétimo e pelos grupos terceiro a décimo segundo, enquanto o bloco f é acomodado separadamente, geralmente na parte inferior da tabela principal. Vamos esclarecer suas posições:

Tabela de vistas

Bloco d: Localizados no centro, eles conectam os elementos do bloco s e bloco p e mostram principalmente características de transição.

Bloco f: Embora estes sejam representados separadamente, eles se encaixam idealmente na sequência com o bloco d, entre os elementos do grupo 3 e 4.

Conceitos finais

Os elementos do bloco d e bloco f são dinâmicos e multifacetados, com propriedades e usos amplos. Eles não são apenas fundamentais para a química, mas também são vitais para uma variedade de tecnologias e indústrias modernas. Entender suas propriedades e potencial pode levar a avanços na química e áreas relacionadas.

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