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CAPÍTULO 2 / TEMA 2
La materia y sus propiedades
TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOSDesde la Antigüedad se han descubierto elementos químicos y para organizarlos los científicos crearon diversos sistemas basados en sus características y propiedades. En la actualidad, esta representación es conocida como tabla periódica y cuenta con 118 elementos.
Desde el siglo XVIII se han tratado de encontrar las conexiones existentes entre los elementos químicos que se descubrían para diagramarlos y así facilitar su comprensióny uso.
1829 - Johann Dobereiner
J. Dobereiner realizó uno de los primeros intentos de agrupar elementos químicos. Él observó que existía una relación entre las masas atómicas y las propiedades del elemento, y que además este vínculo se evidenciaba en grupos de tres elementos que denominó tríadas.
En cada tríada, la masa atómica de un elemento era casi idéntica al promedio de las masas atómicas del conjunto.
Esta regularidad entre los elementos químicos se encontró en 20 tríadas que se habían hallado en 1850.
1864 - John Newlands
El arreglo de elementos propuesto por J. Newlands consistía en organizar de manera creciente sus masas atómicas en filas horizontales de 7 en 7.
De este modo, observó que por cada siete elementos consecutivos se presentaban propiedades diferentes, mientras que el octavo elemento mostraba propiedades parecidas al primero del grupo anterior.
UN POCO DE HISTORIA
METALES ANTIGUOSEl oro, la plata y el
cobre fueron unos de los primeros elementos descubiertos en la
Antigüedad.
Un elemento químico es una sustancia que no puede descomponerse en otra más simple.
Algunas tríadas propuestas por Dobereiner.
En la Antigüedad se pensaba que la naturaleza estaba conformada por cuatro
elementos: agua, fuego, tierra y aire. Hoy se sabe que todos ellos son compuestos,
mezclas de sustancias o productosde combustión.
LOS 4 ELEMENTOS
NOMBREJohann Wolfgang Dobereiner
FECHA DE NACIMIENTO24 de marzo de 1849
LUGARAlemania
OCUPACIÓNQuímico
Es conocido por descubrir las primeras tendencias en tríadasen elementos.
NOMBREJohn Alexander Reina Newlands
FECHA DE NACIMIENTO29 de julio de 1898
LUGARLondres
OCUPACIÓNQuímico
Reconocido por sus contribuciones y postulados sobre la tabla periódica.
¿SABÍAS QUÉ?
La masa atómica representala masa total de protonesy neutrones de un átomo
en unidades de masaatómica (uma).
Elemento
CloroBromoIodo
Masaatómica
35,4579,90126,91
Masapromedio
80,75
Elemento
CalcioEstroncio
Bario
Masaatómica
40,0887,63137,36
Masapromedio
88,36
Elemento
LitioSodio
Potasio
Masaatómica
6,9422,9939,10
Masapromedio
23,01
Octavas de Newlands.
NOMBREDmitri Ivánovich Mendeleev
FECHA DE NACIMIENTO8 de febrero de 1834
LUGARRusia
OCUPACIÓNQuímico
Conocido por crear la tabla periódica de los elementos.
A este sistema lo denominó ley de octavas y los elementos eran representados por un símbolo acompañado por el valor de su masa atómica.
Debido a que después del calcio esta regla dejaba de cumplirse, las octavas de Newlands no fueron consideradas sino hasta 20 años después de su creación.
1869 - Dmitri Mendeleev
En esta tabla se organizaban los 66 elementos descubiertos hasta ese momento en orden creciente de sus masas atómicas. De esta estructura se destaca lo siguiente:
- Las filas no tenían igual longitud, pero los elementos en ellas sí teníanpropiedades semejantes.- Había espacios vacíos que luego serían ocupados por elementos con propiedades predichas por Mendeleev.
1Li
6,9Na23K39
2Be9
Mg24,3Ca40
3B
10,8Al27
4C12Si
28,1
5N14P31
6O16S32
7F19Cl
32,5
Tabla periódica de Mendeleev.
Filas
123456789101112
Grupos
I
HLiNaKCuRbAgCs
Au
II
BeMgCaZnSrCdBa
Hg
III
BAl
?YIn?Di
?ErTl
IV
CSiTi
ZrSn?Ce
?LaPbTh
V
NPVAsNbSb
TaBi
VI
OSCrSeMoTe
W
U
VII
FClMnBr
I
VIII
Fe, Co, Ni, Cu
Ru, Rh, Pd, Ag
¿SABÍAS QUÉ?
Julius Lothar Meyer publicó su tabla periódica un año después de la publicada por Mendeleev, y ambas eran casi idénticas. La clasificación de Meyer se basaba en las propiedades físicas, mientras que la de Mendeleev se basaba en las propiedades químicas.
¿SABÍAS QUÉ?
Henry G. J. Moseley descubrió una correlación entre el número atómico y la frecuencia de los rayos X al bombardear un elemento con electrones de alta energía.
“Al organizar los elementos por orden creciente de sus masas atómicas, algunas propiedades se repiten periódicamente”.
MENDELEEV ESTABLECIÓLA LEY PERIÓDICA
La tabla periódica de Mendeleev presentaba algunas incongruencias, por lo que en 1913 Henry G. J. Moseley sugirió que en lugar de organizar elementos por su masa atómica se organizaran por su número atómico.
En la actualidad, la tabla periódica indica el símbolo del elemento junto a su número atómico y masa atómica. Igualmente, distribuye 118 elementos conocidos, periodosy grupos.
De ese modo, es más fácil no sólo agrupar elementos conocidos sino predecir las propiedades de cualquier elemento gracias a las tendencias en las filas o columnas.
TABLA PERIÓDICA MODERNA
Tabla periódica de los elementos.
Número atómico, símbolo y masa atómica del elemento hidrógeno.
Periodos
La tabla periódica cuenta con 7 periodos que son las filas horizontales designadas con números arábigos.
Grupos
La tabla periódica cuenta con 18 grupos que son las columnas designadas generalmente con números romanos.
Los grupos se clasifican en subgrupos. Se designan con la letra A los elementos representativos y con la letra B los elementos de transición.
Elementos representativos o elementos del grupo principal (A): son todos los elementos que tienen incompletos los subniveles “s” o “p” del máximo número cuántico principal.
Por ejemplo el litio. Su configuración electrónica es: 1s2 2s1
El subnivel “p” de su máximo número cuántico principal (2) está incompleto. El litio es un elemento representativo.
Elementos de transición (B): son todos los elementos que tienen incompleto el subnivel “d” o forman cationes con el subnivel “d” incompleto.
Por ejemplo el escandio. Su configuración electrónica es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2
El subnivel d está incompleto. El escandio es un elemento de transición.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda numerar los
grupos con número arábigos.
¿LOS GRUPOS SE DESIGNAN SIEMPRE CON
NÚMEROS ROMANOS?
Es uno de los termómetros más habituales. En su interior contiene una pequeña
cantidad de mercurio: metal capaz de dilatarse o contraerse con el cambio de
la temperatura.
TERMÓMETROS DE MERCURIO
PERIODOS Y GRUPOS
Los periodos son las filas horizontales. Se destaca el periodo 5.
Los grupos son las columnas verticales. Se destaca el grupo 7A.
1234567
67
1A2A 3A 4A 5A 6A 7A
8A
3B 4B 5B 6B 7B 1B 2B7B 7B 7B
El litio se emplea, entre otras cosas, en la fabricación de baterías eléctricas.
Ubicación de los metales en la tabla periódica.
El zinc, cadmio y mercurio no son elementos de transición ya que tienen una
configuración d10.
Zinc: [Ar] 3d10 4s2
Cadmio: [Kr] 4d10 5s2
Mercurio: [Xe] 4f14 5d10 6s2
¿OTROS METALES?
La posición que ocupen los elementos en la tabla está estrechamente relacionada con sus propiedades:
MetalesLos metales ocupan la mayor parte de la tabla periódica. Las sociedades actuales dependen en gran medida de ellos gracias a sus amplios usos.
Metales alcalinos
- Están ubicados en el grupo 1A y presentan un electrón en su capa de valencia.- Son blandos con baja densidad y color plateado.- Son buenos conductores de electricidad y calor.- Son altamente reactivos. Reaccionan rápidamente al exponerlos al aire.
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS
Metales alcalinotérreos
- Están ubicados en el grupo 2A y presentan dos electrones en su capa de valencia.- Son un poco más duros que los alcalinos y con mayor densidad.- Son reactivos. Su reactividad aumenta conforme aumenta el tamaño.- Se oxidan rápidamente con el aire y forman óxidos.
Metales de transición
- Están ubicados en la parte central de la tabla periódica y corresponden a los grupos 1B, 3B hasta el 8B.- Son muy duros y presentan altos puntos de fusión.- Son buenos conductores de electricidad y calor.
Otros metales
- Están ubicados en el bloque p de la tabla periódica, dentro de los grupos 3A a 5A.- Son blandos y presentan bajos puntos de fusión.- Son menos reactivos que los metales alcalinos y alcalinotérreos.- Forman complejos iónicos.
Metaloides- En la tabla periódica se encuentran en una diagonal que separa a los metales de losno metales.- Son semiconductores de calor y electricidad.- Tienen una apariencia opaca y otros una apariencia brillante.
No metalesLos no metales cumplen funciones importantes para que el equilibrio de la vida se mantenga en el planeta. La estructura de los seres vivos está constituida de carbono y el oxígenos es indispensable para respirar.
¿SABÍAS QUÉ?
A pesar de que el sodio se encuentra en el agua del océano, el metal puro reacciona violentamente con el agua.
Alimentos ricos en calcio.
ALGUNOS METALES DE TRANSICIÓN
Cobre (Cu) Dúctil, maleable y
una gran conductor de
electricidad. Es el material más utilizado para fabricar cables
eléctricos.
Cromo (Cr) Duro y muy
resistente a la corrosión. Esta característica hace que se
emplee frecuentemente en la metalurgia.
Hierro (Fe)Duro y con gran aplicación en la
industria siderúrgica. El
hierro es el elemento central
en aleaciones.
Oro (Au)Blando, pesado y
maleable. Presenta un
característico color amarillo y se
emplea en la industria, la electrónicay joyería.
El galio se funde a temperaturas cercanas a las del medio ambiente. Hasta puede fundirse en la mano de una persona ya que la temperatura
corporal es de aproximadamente 37 °C.
Ubicación de los metaloides en la tabla periódica.
Ubicación de los no metales en la tabla periódica.
El silicio (Si) es un metaloide empleado en la fabricación de siliconas.
- A temperatura ambiente existen como sólidos (carbono), como líquidos (bromo) o como gases (oxígeno).- Son malos conductores de calor y electricidad. Son aislantes.- No presentan brillo metálico y pueden mostrar variedad de colores.
Ubicación de las tierras raras en la tabla periódica.
Elementos más comunes en los organismos vivos.
CHONPS: ELEMENTOS DE LA VIDA
Hidrógeno Carbono Nitrógeno Oxígeno Fósforo
Halógenos
- Se ubican en el grupo 7A de la tabla periódica y tienen 7 electrones en la capade valencia.- En la naturaleza se encuentran como moléculas diatómicas.- Son los elementos más electronegativos de la tabla.- Reaccionan con los metales fácilmente para formar sales.
Gases nobles
- Se ubican en el grupo 8A y tienen 8 electrones en la capa de valencia. Es decir, tienen completo su nivel más externo de energía.- No son reactivos.- Son gases monoatómicos a condiciones normales.
Elementos de transición interna o tierras raras
Lantánidos
- Aunque forman parte del grupo 6, se ubican debajo de la tabla periódica junto alos actínidos.- En su estado natural se encuentran combinados para formar óxidos.- Tienen un aspecto metálico brillante.
Actínidos
- Aunque forman parte del grupo 7, se ubican debajo de la tabla periódica junto alos lantánidos.- La mayoría no existe en la naturaleza. Se han producido en un laboratorio.- Todos son radioactivos.
Los fluoruros son añadidos a las cremas dentales para prevenir las caries.
El helio es el gas noble más ligero. Popularmente se utiliza para inflar globos
y dirigibles.
¿SABÍAS QUÉ?
El neón tiene un resplandor de color rojo-naranja cuando es
atravesado por unacarga eléctrica.
El uranio es un actínido cuyo principal uso es de combustible para reactores nucleares.
URANIO RADIACTIVO
Los electrones de un átomo no están organizados de manera arbitraria. Ellos
están ubicados en niveles y subniveles de energía que van desde el más cercano al
más alejado del núcleo.
¿CÓMO SE ORGANIZAN LOS ELECTRONES EN UN ÁTOMO?
RELACIÓN ENTRE LA ESTRUCTURA ATÓMICAY LA POSICIÓN EN LA TABLA PERIÓDICA
El Diagrama de Moeller, o método de la lluvia,representa el orden de llenado de los niveles
y subniveles.
La configuración electrónica de un elemento puede proveer la información necesaria para ubicarlo en la tabla periódica.
Para ello es importante destacar los siguientes términos:
Nivel de energía: es la región de la nube electrónica donde se encuentran los electrones con similar energía.
Subnivel de energía: región del nivel de energía. En él se encuentran los orbitales.
Por lo tanto, si se consideran los siguientes aspectos después de realizar la configuración electrónica con el Diagrama de Moeller es posible ubicar cualquier elemento.
- El máximo nivel de energía indica el periodo.- Los electrones del máximo nivel de energía indican el grupo.- Los orbitales del máximo nivel de energía indican el subgrupo.
- Configuración electrónica1s2 2s2 2p4
- Átomo
DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN UN ÁTOMO
DE OXÍGENO
ORBITAL:
ES LA REGIÓN CON MAYOR PROBABILIDAD PARA ENCONTRAR UN ELECTRÓN. CADA UNO SE DESIGNA CON LAS LETRAS S, P, D Y F Y TIENE UNA CAPACIDAD FIJA PARA CONTENER ELECTRONES.
1s2 2s2 2p4
Periodo Grupo
Subgrupo
¿SABÍAS QUÉ?
El número cuántico principal representa al nivel de energía.
Relación entre la configuración electrónica y la ubicación en la tabla periódica. Practica la ubicación de los elementos y juega contrarreloj.
Fuente: https://www.thatquiz.org/