clase 2 tabla periodica - introduccion a ala estequiometrìa

QUIMICA GENERAL Dr. José Alfredo Cruz Monzón

ingquimico33@hotmail.com

Tabla Periódica

Introducción a la Estequiometria

Sistema de ordenamiento de los elementos en función del número

atómico (Z).

Las propiedades periódicas de los elementos son funciones

periódicas de sus números atómicos.

Este ordenamiento ha dado origen a :

Filas : Períodos

Columnas : Grupos o familias.

¿ QUE ES LA TABLA PERIODICA?

• Elementos que comparten niveles energéticos similares.

• Su disposición es horizontal (filas)

Ejemplo:

Bz=5: 1s2 2s2 2p1 Periodo: 2

Cz=6: 1s2 2s2 2p2 Periodo: 2

PERIODO

• Formados por elementos que poseen un patrón similar de

configuración de los electrones en la capa externa.

• Su disposición es vertical (columna)

Ejemplo:

Hz=1: 1s1 Familia : IA

Liz=3: 1s2 2s1 Familia : IA

GRUPO O FAMILIA

Ejemplo:

H1 : 1s1 Periodo: 1 y F: IA

Li3 : 1s2 2s1 Periodo: 2 y F: IA

B5 : 1s2 2s2 2p1 Periodo: 2 y F: IIIA

C6 : 1s2 2s2 2p2 Periodo: 2 y F: IVA

DETERMINACION DE PERIODO Y FAMILIA

Bloque “s”

Bloque “p”

Bloque “d

Bloque “f”

p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14

H He

DETERMINACION DE PERIODO Y GRUPO

NOMBRE DE FAMILIAS O GRUPOS

En el Sistema Periódico (Tabla Periódica), los elementos se ordenan

según:

A) El aumento del número de protones.

B) La disminución del número de neutrones.

C) El aumento de su masa atómica.

D) La disminución del número de electrones.

E) El aumento de su volumen atómico.

Un elemento cuya configuración electrónica es 1s22s22p2 pertenece al:

A) Período 1 y Familia IVA.

B) Período 2 y Familia VIA.

C) Período 4 y Familia VIA.

D) Período 2 y Familia IVA.

E) Período 5 y Familia IIA.

La configuración electrónica ns2np5 es características de los elementos

llamados:

A) Halógenos.

B) Alcalinos térreos.

C) Alcalinos.

D) Calcógenos.

E) Gases nobles.

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

• Son los elementos que se ubican en la parte izquierda y central de la

tabla periódica.

• Son buenos conductores del calor y la electricidad.

• Todos son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del Mercurio

(Hg), que es un líquido.

• Algunos ejemplos son: Sodio (Na), Aluminio (Al), Hierro (Fe) y Zinc (Zn).

• Tienen tendencia a ceder de electrones cuando participan en

reacciones, por lo tanto se oxidan.

ELEMENTOS METALICOS

• Se ubican en la parte superior derecha de

la T.P.

• Se caracterizan por ser malos

conductores del calor y la electricidad.

• Se presentan en cualquiera de los

estados de la materia y son quebradizos

en estado sólidos puros.

• Algunos ejemplos son: Cloro (Cl), Azufre

(S) y Carbono (C).

ELEMENTOS NO METALICOS

• Presentan un comportamiento

intermedio entre los metales y no

metales.

• Pueden presentar brillo o ser

opacos.

• Generalmente son mejores

conductores de calor y

electricidad que los elementos no

metálicos.

• Algunos ejemplos son: Boro (B),

Silicio (Si), Germanio (Ge) y

Arsénico (As).

METALOIDES

PROPIEDADES PERIÓDICAS

Corresponden a las propiedades de los elementos que varían

regularmente en un período.

Estas propiedades, tanto física como química, dependen de la

configuración electrónica del elemento.

Son propiedades periódicas:

La Electroafinidad (EA)

Potencial de Ionización (PI)

Electronegatividad (EN)

Radio Atómico (RA)

Volumen Atómico (VA).

PROPIEDADES PERIODICAS

Se define el radio atómico como la mitad de la distancia entre dos núcleos

de átomos del mismo elemento que están adyacentes.

RADIO ATOMICO

• Es la relación entre la masa atómica y la densidad electrónica de un

elemento.

• En la Tabla periódica, el volumen disminuye en un período de izquierda

a derecha.

• Aumenta en un grupo de acuerdo con el incremento de su número

atómico.

VOLUMEN ATOMICO

RADIO ATOMICO

El tamaño atómico aumenta al descender en un grupo

Disminuye al avanzar en un periodo

3p

e

e e

9p

e

e

e e

e e

e

e e

(1s22s1) (1s22s22p5 )

Radio Atómico en un Periodo

3p

e

e e

11

p

e

e

e e

e e

e

e e

(1s22s1) (1s22s22p63s1)

e

e

Radio Atómico en un Grupo

RADIO IONICO

Los iones positivos (cationes) son siempre menores que los átomos neutros a partir de los que se forman

Los iones negativos (aniones), son siempre mayores que los átomos neutros a partir de los que se forman

11

p

e

e

e e

e e

e

e e

(1s22s22p6)

e

11

p

e

e

e e

e e

e

e e

(1s22s22p63s1)

e

e

Radio Iónico en átomos ionizados - Cationes

8p

e

e

e e

e e

e

e

e

(1s22s22p6)

e

8p

e

e

e e

e e

e e

(1s22s22p4)

Radio Iónico en átomos Ionizados - Aniones

Es la energía necesaria para retirar el electrón más débilmente

retenido en un átomo gaseoso desde su estado fundamental.

POTENCIAL DE IONIZACION

Aumenta

D

i

s

m

i

n

u

y

e

POTENCIAL DE IONIZACION (P.I.)

Es la energía relacionada con la adición de un electrón a un

átomo gaseoso para formar un ión negativo.

ELECTROAFINIDAD

Aumenta

D

i

s

m

i

n

u

y

e

ELECTRONEGATIVIDAD

Aumenta

D

i

s

m

i

n

u

y

e

RESUMEN

EFECTO PANTALLA

Fuerzas atractivas (núcleo – electrón)

Fuerzas repulsivas (electrón – electrón)

Dadas las sgtes especies ordénelas en forma creciente:

Existe alguna forma practica de ordenarlos?

Si y va a depender del valor del número atómico y como varía el radio de

un átomo en un mismo período y familia.

Por lo general se cumple que:

V anión > V átomo neutro > V catión

Así tenemos que el ordenarlos de menor a mayor queda:

11Na+1 < 10Ne < 8O-2 < 16S < 11Na < 16S

-2

8O-2 16S 11Na+1 10Ne 16S

-2 11Na

Propiedad Grupo (desde arriba

hacia abajo)

Período (desde

derecha a izquierda)

Volumen Atómico

Radio Atómico

Potencial de Ionización

Electroafinidad

Electronegatividad

• Indica si aumenta o disminuye el comportamiento de la propiedad

periódica en un grupo y período.

¿Cuál de los siguientes átomos o iones es de mayor tamaño? Justifica la

elección.

A) Entre O (Z= 8) y S (Z= 16).

B) Entre Cl (Z= 17) y Mg (Z= 12).

C) Entre Na (Z= 11)y Cl (Z= 17).

D) Entre K (Z= 19) y Na (Z= 11).

¿Cuál de los siguientes átomos o iones presenta mayor

electronegatividad? Justifica la elección.

A)Entre Si (Z= 14) y Mg (Z= 12).

B)Entre Cl (Z= 17) y F (Z= 9).

C)Entre Li (Z= 3) y O (Z= 8).

En un grupo o familia a medida que aumenta el radio atómico, se debe

esperar que el volumen atómico:

A) Aumenta.

B) Disminuya.

C) Se mantenga,.

D) Aumenta al doble.

E) Disminuya la mitad.

¿Cuál de las siguientes propiedades que se indican aumenta al

descender por un grupo o familia?

I. Radio Atómico. II. Electronegatividad.

III. Volumen Atómico.

A)Sólo I.

B)Sólo II.

C)Sólo III.

D)Sólo I y II.

E)Sólo I y III.

Introducción a la Estequiometria

MOL:

Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partículas

elementales (átomos, moléculas, iones, partículas subatómicas, etc).

Por eso, al utilizar el término “mol”, debe dejar en claro si es:

1 mol de átomos : 1 mol Cu

1 mol de moléculas : 1 mol de H2O

1 mol de iones : 1 mol Na+

1 mol de partícula elemental : 1 mol protones

Este número tan impresionante:

602.000. 000.000. 000.000. 000.000

o sea: 602.000 trillones = 6,02 x 1023

tiene nombre propio, se llama Número de Avogadro.

Así tenemos:

1 mol CaSO4 : contiene 6,02 *1023 moléculas de CaSO4

1 mol de Ca2+ : contiene 6,02 *1023 iones Ca2+

Para comparar tendríamos que:

1 mol de canicas : contiene 6,02*1023 canicas los cuales

formarían una capa de casi 5 km de espesor!

Peso atómico, ecuación química y

estequiometría

X: símbolo del elemento

Z : numero atómico ( nª de protones en el nucleo). Caracteriza a cada elemento

A: número másico (nºde protones + nº de neutrones).

A

Z X

Isótopos: elementos con el mismo Z, pero distinto nùmero de masa (A)

Compuesto: Sustancia pura que contiene más de un elemento en proporciones

constantes y que puede descomponerse en los elementos que lo constituyen

- Los compuestos se representan por fórmulas

- Los símbolos representan los elementos que constituyen el compuesto.

- Los subíndices, el número de átomos de cada elemento en el compuesto

Elemento: Sustancia que no puede descomponerse en otras más sencillas.

Cada elemento se caracteriza por su símbolo. Se representa

Hidrógeno

Helio

Flúor

Sodio

1,0079 uma

4,0026 uma

18,9984 uma

22,9898 uma

1.6736 ·10-24 g/at 1.0078 g/mol

6.6463 ·10-24 g/at 4.0024 g/mol

31.632 ·10-24 g/at 19.048 g/mol

38.1746 ·10-24 g/at 22.9887g/mol

El número de Avogadro

tiene un valor de

6.022·1023

Para asignar las masas

atómicas se define la uma que

es la doceava parte del peso

del 12C.

1uma = 1.6605·10-24g

1g = 6.022·1023 uma

MASA ATÓMICA EN GRAMOS

1uma = 1.6605·10-24g/at

MOLES EN GRAMOS

NA = 6.022·1023 at/mol

MASA MOLAR DE UN ELEMENTO:

Es la masa atómica del elemento expresado en gramos.

Para 1 mol de atomos ( 6,023*1023 átomos ) su valor es el que aparece en la

tabla periódica y que, para fines prácticos se redondea.

Ejemplo :

Na = 22,99 uma = 23 uma = 23 gramos

I = 126,9uma = 127 uma = 127 gramos

V = 50,94 uma = 50,9 uma = 50,9 gramos

Es decir:

1 mol de atomos = masa molar del elemento

1 mol átomos C = 6,023*1023 átomos C = 12 gramos

1 mol átomos Ca = 6,023*1023 átomos Ca = 40 gramos

1 mol átomos Zn = 6,023*1023 átomos Zn = 65,4 gramos

MASA MOLECULAR:

Es la forma de expresar la masa de las moléculas.

Llamado también peso molecular corresponde a la suma de las masas atómicas

de los átomos que conforman la molécula.

Se expresa en g/mol

Ejemplo:

Peso Molecular H2O = 18 g / mol

Masa molecular H2SO4 = 98 g/mol

Determine los pesos moleculares de:

a) CaCO3 PM =

b) FeS PM =

c) (NH4)2SO4 PM =

d) (NH4)2Fe(SO4)2 PM =

NUMERO DE MOLES ( n )

Expresa la relación de la masa de la sustancia y su respectiva masa molar

(peso molecular)

n =𝑊

𝑃𝑀

Donde:

W = peso sustancia ( g )

PM = peso molecular ( g/mol)

Ejemplo:

1. Determine el numero de moles existente en 234,2 g de H20

2. Determine los gramos CaCO3 presentes en 0,82 moles de CaCO3

3. Determine los moles de ZnCl2 presentes en 2,4*¨1038 moléculas de ZnCl2

4. En una pepita de oro que pesa 1,5 g ¿Cuántos átomos de Au existen?

5. En una lamina de Cu de dimensiones 28 cm*50 mm*0,5 mm (densidad del

cobre 6,4 g/cm3). ¿Cuántos átomos existen?

1. Cuantas moléculas de CCl4 hay en 50 mL de CCl4 (tetracloruro de carbono)

puro?. Densidad CCl4 = 1,595 g/cm3

2. Uno de los metales pesados riesgosos es el Pb. Si se tiene un nivel de

30 ug Pb/dL de sangre, entonces expréselo en átomos Pb/mL sangre

3. Si se tienen 0,5 Tn de Ca(OH)2 entonces determine:

a. El numero de moles de Ca(OH)2 presentes.

b. El numero de moles OH-, presentes.

c. El numero de atomos totales

Composición Porcentual y Formulas

empíricas y moleculares. Deducción de formulas.

Composición centesimal

A partir de la fórmula de un compuesto podemos deducir la composición centesimal de cada elemento que contiene aplicando simples proporciones.

La suma de las proporciones de todos los elementos que componen una sustancia debe dar el 100 %.

% Elemento = gramos de un elemento * 100 gramos totales compuesto

Requiere conocer las masas atómicas de los elementos presentes en el

compuesto problema, y en base a ella realizar el calculo de las

proporciones de cada elemento.

1. La vitamina “C” o ácido ascórbico (C6 H8 O6) ayuda a prevenir la

enfermedad conocida como escorbuto y su consumo protege contra los

resfriados comunes. Calcula la composición elemental de la vitamina C

a partir de su fórmula química.

2. La fórmula molecular de la hidracina es N2H4 determina su composición

elemental.

3. Calcular el % de plata, nitrógeno y oxígeno que contiene el nitrato de

plata.

Ejemplo:

4. Determina la composición porcentual de cada elemento en:

a) H2SO4

b) NaClO

c) CuSO4 .5H2O

d) (NH4)2SO4}

5. Determinar el % Fe presente en 0,4457 g de un mineral que se

sabe que contiene FeCl3 y en el cual se tienen 0,0942 g de Cl.

6. Calcule el porciento de carbono en el propano

Tipos de Fórmulas

1. Molecular.

– Indica el nº de átomos existentes en cada molécula.

2. Empírica.

– Indica la proporción de átomos existentes en una sustancia.

– Está siempre reducida al máximo.

Ejemplo:

El peróxido de hidrógeno está formado por moléculas con dos átomos de

H y dos de O.

– Su fórmula molecular es H2O2.

– Su fórmula empírica es HO.

PROCEDIMIENTO FORMULA EMPIRICA Y MOLECULAR

1. Determinar los átomos gramos de cada elemento según:

N° átomos gramo = Peso sustancia elemental

peso atómico del elemento

2. Dividir a todos por el menor de ellos, con lo cual cada factor

corresponde al coeficiente del elemento. En caso de obtener un

decimal, multiplicar a todos por mínimo valor que lo convierta en

entero.

3. El valor entero obtenido es el coeficiente del elemento.

Ejemplo: 1. Calcular la fórmula empírica de un compuesto orgánico cuya

composición centesimal es la siguiente: 34,8 % de O ; 13 % de H y 52,2 % de C.

2. Determine la fórmula empírica de un compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno que contiene 38.7 % de C y 9.7 % de H.

Para determinar la formula molecular o verdadera, se debe calcular la relación

existente entre la formula verdadera y la empírica, según:

∅ =𝑃𝑀 𝑓ò𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟

𝑃𝑀 𝑓ò𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑒𝑚𝑝ì𝑟𝑖𝑐𝑎

Ejemplo: 1. Determine la fórmula verdadera de un compuesto orgánico cuya composición

centesimal es 34,8 % de O ; 13 % de H y 52,2 % de C, sabiendo además que la formula verdadera tiene una masa molar de 138 g/mol.

2. Determine la molecular de un compuesto cuyo análisis elemental reporta que

posee carbono, hidrógeno y oxígeno, pero del cual se sabe que contiene un 38.7 % de C y 9.7 % de H, asimismo que la formula verdadera tiene una masa molar igual a 186 g/mol.

Y para ello se hace necesario conocer los fundamentos ...........