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CICLO 2012-IUnidad: I Semana: 4

QUIMICA GENERALTABLA PERIODICA

Lic. Quím. Jenny Fernández Vivanco

Electrones de valencia

Son los que participan en las reacciones químicas. Son aquellos que ocupan los subniveles fuera del kernel electrónico (mayor n).

Por ejemplo:11Na 1s22s22p63s1 [Ne]3s 1 1 e- de valencia Na

16S 1s22s22p63s23p4 [Ne]3s 23p 4 6e- val S

35Br [18Ar] 4s 23d104p 5 7e- val BrNotación de Lewis

Orden en los elementos

• Hubieron muchos intentos de organizar los elementos según sus propiedades.

• Los más serios de éstos corresponden a Mendeleiev y Meyer (1869).

Cuando los elementos son ordenados según su masa atómica creciente, ciertas propiedades varian periódicamente.

Trabajos de Meyer

En 1864, publica una tabla periódica incompleta, la que amplia en 1869 hasta incluir 56 elementos. Manifiesta que se obtienen curvas periódicas al representar frente a la masa atómica diversas propiedades físicas como volumen atómico, fusibilidad, volatilidad, maleabilidad, fragilidad y comportamiento electroquímico. No dedujo ninguna conclusión lógica de los vacíos observados.

Trabajos de Trabajos de MendeleievMendeleiev

En 1869, presenta un trabajo sobre “la relación de las propiedades químicas con la masa atómica de los elementos”. Describió una tabla periódica, en la que deja algunos vacios y predice audazmente que algún día se descubrirán los elementos correspondientes, cuyas propiedades anuncia deducidas de su posición en la tabla. Por su audacia, recibió el honor del descubrimiento de la ley periódica.

Tabla de Mendeleiev

Observa lo siguiente:

Familia de los Metales Alcalinos• Li (masa atómica = 7)• Na (masa atómica = 23)• K (masa atómica = 39)• Rb (masa atómica = 85,5)• Cs (masa atómica = 133)

Metales alcalinos en agua¿Cuál es más reactivo?

LiLi NaNa

KK CsCs

¿ A qué conclusión se puede llegar?

Tabla Periódica Moderna

• Es un esquema gráfico donde se hallan ordenados y clasificados los elementos químicos de acuerdo a sus propiedades y su configuración electrónica, siguiendo una Ley de periodicidad:– Ley Periódica Moderna (Moseley): las propiedades

de los elementos se repiten y varían sistemáticamente al ordenarlos según su número atómico (Z) creciente.

Tabla Periódica Moderna

Descripción de la TPM

• Los elementos se ubican en orden creciente a su Z.

• Son 18 grupos (columnas), en c/u de los cuales las propiedades químicas son similares (similar configuración electrónica).

• Son 7 periodos (filas), donde se ubican los elementos de igual número de niveles energéticos.

Zonas de la TPM

Relación Orden en la TPM-CE

ss ppdd

ff

Principales familias de la TPM

• Elementos representativos: IA,...,VIIA– IA (excepto H): metales alcalinos– IIA (excepto Be): metales alcalinotérreos– VIA : calcógenos, anfígenos– VIIA : halógenos

• Gases Nobles: VIIIA, poco reactivos.• Elementos de transición: IB, ..., VIIIB• Elementos de transición interna:– Lantánidos (14 elementos)– Actínidos (14 elementos)

Algunos Elementos Representativos y Gases Nobles

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

Elementos Representativos

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

E E E E E E E E

Li Mg B C N O F Ne

Relación entre grupos, electrones de valencia y notación de Lewis

Ej:

Aplicaciones

3

VB

Vanadio

Ubicación de un elemento en la TPM

Su ubicación depende de su configuración electrónicaEl periodo indicado por el mayor # cuántico principalEl grupo indicado por la CE:si CE termina en s y/o p grupo A #grupo = # e valsi CE termina en s y d grupo B #grupo = # es + # ed

si # es + # ed = 8, 9, 10 VIIIB

si # es + # ed = 11 IB

si # es + # ed = 12 IIB

El efecto pantalla

Energía = Z2/n2

La energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo aumentaría continuamente al incrementarse el numero atómico.

Z: Carga nuclear realZ*: Carga nuclear efectivaA: Constante de apantallamiento

Z* = Z -A

Reglas de magnitud para el efecto pantalla. Slater

Calcule las cargas efectivas Z* para los siguientes elementos:

3Li 4Be 6C

11Na 12Mg 7N

19K 20Ca 8O

37Rb 38Sr 9F

Propiedades Periódicas

Propiedades Periódicas

• Elementos: 79% prop. Metálicas15% prop. no metálicas6% gases nobles

• Gases Nobles: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (8e- en su último nivel)

• No metales típicos: H, C, N, O, F P, S, Cl

Se, Br I

El resto son metálicos!!

Metales y no metales

Metales No metalesTienen 1, 2 o 3 e- de valencia y tienden a perderlos. Son electropositivos. Forman cationes.Dúctiles, maleables y tenaces.Aspecto y brillo característico.Sólidos a temperatura ambiente(excepto: Ga, Cs, Hg)Elevada densidad.Buenos conductores del calor y electricidad.

Tienen 5, 6 o 7 e- de valencia y tienden a completar 8e-. Son electronegativos. Forman aniones.Ni dúctiles, ni tenaces.Sin aspecto o brillo característico.Se presentan en los 3 estados.

Baja densidad.Malos conductores.

Carácter metálico y no metálico

F

Aumento del carácter metálico

Aumento del carácter no metálico

CsFr

Semimetales En la TPM se traza una

diagonal escalonada formada por los semimetales, elementos de propiedades intermedias.

B

Al Si

Ge As

Sb Te

Po At

Radio atómico

Nos da idea del volumen o tamaño de un átomo

Variación del radio atómico

• En un grupo, a mayor Z, mayor radio• En un periodo, a menor Z, mayor radio.

Aumento del radio atómico

Radio catiónico

Radio aniónico

Radio catiónico y aniónico

Evaluación del radio atómicoEvaluación de los radios iónicos con relación a su

periodo20Ca+2, 25Mn+2, 30Zn+2

Evaluación de los radios iónicos en función al aumento de su carga

Fe+2, Fe+3, Fe+5

Potencial o Energía de Ionización (PI, EI)

• Es la energía requerida para extraer un electrón de un átomo gaseoso, formando un catión gaseoso. Ejemplo:

Mg (g) + 738 kJ Mg+(g) + e-

Mg+(g) + 1451 kJ Mg2+(g) + e-1er Potencial de Ionización, PI1

2do Potencial de Ionización, PI2

En general: PI3 > PI2 > PI1

Analizando la energia de ionización Li……..Li1+

Variación de PI1

• En un grupo, a menor Z, mayor PI• En un periodo, a mayor Z, mayor PI.

Aumento del potencial de ionización

Afinidad electrónica (AE)

F(g) + e- → F-(g) AE = -328 kJ

F(1s22s22p5) + e- → F-(1s22s22p6)

Li(g) + e- → Li-(g) AE = -59.6 kJ

Es la energía involucrada cuando un átomo gaseoso gana un electrón y se convierte en un anión gaseoso.

Primera Afinidad electrónica

Aumento de laAfinidad

Electrónica

Electronegatividad

• La electronegatividad (χ) de un elemento es la capacidad que

tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los

electrones, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo

tiene una gran tendencia a atraer electrones se dice que es muy

electronegativo (como los elementos próximos al flúor) y si su

tendencia es a perder esos electrones se dice que es muy

electropositivo (como los elementos alcalinos).

Problemas a resolver

Variación de la electronegatividad

Disminuye la electronegatividad

Disminuye la electronegatividad

Variación de la electronegatividad

• Según Pauling, algunos valores de χ: F=4,0 O=3,5 N=3,0 Cl=3,0

C=2,5 H=2,1 Ca=1,0 Cs=0,7

F Aumento de laelectronegatividad

En un grupo, a menor Z, mayor χ

En un periodo, a mayor Z, mayor χ

CsFr

Variaciones

Estados de oxidación (EO)

• Es la carga que tendría un átomo si los enlaces químicos en sus compuestos fueran solo de naturaleza electrostática (atracción entre iones, cationes y aniones). Son números positivos o negativos que se obtienen mediante algunas reglas. Es un artificio químico.

Estados de oxidación

• En los elementos representativos:

EO máximo = # grupo

EO mínimo = # grupo – 8

Ejemplo, para el azufre (grupo VIA):

EO máx = +6

EO mín = +6 – 8 = -2

Relación grupo, eval, EO

Elementos RepresentativosElementos Representativos

IA IIA IIIA IVA VA VIA*

VIIA**

VIIIA

E E E E E E E E

+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8

-4 -3 -2 -1 0

EO máx

EO mín

* Excepción: el O solo tiene –2 ( a veces –1)** Excepción: El F solo tiene -1

Problemas propuestos a investigar

• ¿En base a que fueron asignados los números atómicos a los elementos? ¿Cuál es su significado?

• ¿Cuál es la relación entre el número atómico y la clasificación periódica de los elementos?

• ¿Por qué la tabla periódica esta divida en periodos y grupos cortos y largos?

• ¿Cuál presentará una mayor energía de ionización N2 o O2? ¿Por qué?

• ¿Cuál es si existe la afinidad electrónica del oro? ¿Por qué?

¿Cuál es el mas electronegativo y por que? ¿K o Cs; Br o Cl; Mg o Al; P o As; Al o Ga; Li o Be; Cu o Ag?

¿Por qué los radios atómicos de los metales alcalinos son muy grandes?

¿Cuál posee un radio atómico mayor: Ni, Cu o Zn; Ni+2 o Zn+2?

¿Por qué el átomo de sodio es mayor que los átomos de litio o magnesio?

¿En que forma el descubrimiento de los gases inertes fortaleció nuestra confianza en la naturaleza fundamental de la tabla periódica?