No Capítulo 3 “Átomos, Moléculas e Iões”, introduzimos a tabela periódica como uma ferramenta para organizar os elementos químicos conhecidos. Uma tabela periódica é mostrada na Figura 8.11 “A Tabela Periódica”. Os elementos são listados por número atômico (o número de prótons no núcleo), e elementos com propriedades químicas similares são agrupados em colunas.

Por que a tabela periódica tem a estrutura que tem? A resposta é bastante simples, se você entender as configurações dos elétrons: a forma da tabela periódica imita o preenchimento das subcasas com elétrons.

Deixe-nos começar com H e He. Suas configurações de elétrons são 1s1 e 1s2, respectivamente; com He, o n = 1 shell é preenchido. Estes dois elementos compõem a primeira linha da tabela periódica (ver Figura 8.12 “O 1”).

Os dois electrões seguintes, para Li e Be, iriam para a subconcha 2s. Figura 8.13 “O 2” mostra que estes dois elementos são adjacentes na tabela periódica.

Para os próximos seis elementos, a subconcha 2p está sendo ocupada com elétrons. No lado direito da tabela periódica, estes seis elementos (B até Ne) estão agrupados (Figura 8.14 “O 2”).

A próxima subconcha a ser preenchida é a subconcha 3s. Os elementos quando esta subesfera está sendo preenchida, Na e Mg, estão novamente do lado esquerdo da tabela periódica (Figura 8.15 “O 3”).

Próximo, a subcasa 3p é preenchida com os seis elementos seguintes (Figura 8.16 “O 3”).

Em vez de preencher a subconcha 3d a seguir, os electrões vão para a subconcha 4s (Figura 8.17 “O 4”).

Após o preenchimento da sub-camada 4s, a sub-camada 3d é preenchida com até 10 elétrons. Isto explica a seção de 10 elementos no meio da tabela periódica (Figura 8.18 “O 3”).

E assim por diante. Conforme atravessamos as linhas da tabela periódica, a forma geral da tabela descreve como os elétrons estão ocupando as conchas e sub-conchas.

As duas primeiras colunas do lado esquerdo da tabela periódica são onde as sub-conchas estão sendo ocupadas. Por causa disso, as duas primeiras linhas da tabela periódica são etiquetadas como bloco s. Da mesma forma, o bloco p é a coluna da direita – mais seis colunas da tabela periódica, o bloco d é a coluna do meio da tabela periódica, enquanto o bloco f é a seção de 14 colunas que normalmente é representada como destacada do corpo principal da tabela periódica. Poderia ser parte do corpo principal, mas então a tabela periódica seria bastante longa e pesada. Figura 8.19 “Blocos na Tabela Periódica” mostra os blocos da tabela periódica.

Os elétrons na casca mais alta, mais quaisquer elétrons na última casca não preenchida, são chamados de elétrons de valência; a casca mais alta é chamada de casca de valência. (Os elétrons internos são chamados de elétrons de núcleo.) Os elétrons de valência controlam em grande parte a química de um átomo. Se olharmos apenas para a configuração electrónica da concha de valência, verificamos que em cada coluna, a configuração electrónica da concha de valência é a mesma. Por exemplo, pegue os elementos da primeira coluna da tabela periódica: H, Li, Na, K, Rb, e Cs. As suas configurações de electrões (abreviadas para os átomos maiores) são as seguintes, com a configuração de electrões da concha de valência realçada:

Todos eles têm uma configuração de electrões semelhante nas suas conchas de valência: um único electrão s. Como grande parte da química de um elemento é influenciada por electrões de valência, seria de esperar que esses elementos tivessem uma química semelhante – e eles têm. A organização dos elétrons em átomos explica não só a forma da tabela periódica, mas também o fato de que elementos na mesma coluna da tabela periódica têm química semelhante.

O mesmo conceito se aplica às outras colunas da tabela periódica. Os elementos em cada coluna têm as mesmas configurações de elétrons de concha de valência, e os elementos têm algumas propriedades químicas similares. Isto é estritamente verdadeiro para todos os elementos nos blocos s e p. Nos blocos d e f, porque existem exceções à ordem de preenchimento das sub-capas com elétrons, conchas de valência similares não são absolutas nestes blocos. No entanto, existem muitas semelhanças nestes blocos, pelo que se espera uma semelhança em propriedades químicas.

Similitude da configuração electrónica da concha de valência implica que podemos determinar a configuração electrónica de um átomo apenas pela sua posição na tabela periódica. Considere Se, como mostrado na Figura 8.20 “Selênio na Tabela Periódica”. Ela está na quarta coluna do bloco p. Isto significa que a sua configuração eletrônica deve terminar em uma configuração eletrônica p4. De fato, a configuração eletrônica de Se é 4s23d104p4, como esperado.