Durante los siglos VI a IV antes de Cristo, en las ciudades griegas surgi una nueva mentalidad, una nueva forma de ver el mun

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Qumica l

Desde la antigedad, los hombres se han preguntado de qu estn hechas las cosas. El primero del que tenemos noticias fue un pensador griego, Tales de Mileto, quien en el siglo VII antes de Cristo, afirm que todo estaba constituido a partir de agua, que enrarecindose o solidificndose formaba todas las sustancias conocidas. Con posterioridad, otros pensadores griegos supusieron que la sustancia primigenia era otra. As, Anaxmenes, en al siglo VI a. C. crea que era el aire y Herclito el fuego.

En el siglo V, Empdocles reuni las teoras de sus predecesores y propuso no una, sino cuatro sustancias primordiales, los cuatro elementos: Aire, agua, tierra y fuego. La unin de estos cuatro elementos, en distinta proporcin, daba lugar a la vasta variedad de sustancias distintas que se presentan en la naturaleza. Aristteles, aadi a estos cuatro elementos un quinto: el quinto elemento, el ter o quintaesencia, que formaba las estrellas, mientras que los otros cuatro formaban las sustancias terrestres.

Tras la muerte de Aristteles, gracias a las conquistas de Alejandro Magno, sus ideas se propagaron por todo el mundo conocido, desde Espaa, en occidente, hasta la India, en el oriente. La mezcla de las teoras de Aristteles con los conocimientos prcticos de los pueblos conquistados hicieron surgir una nueva idea: La alquimia. Cuando se fundan ciertas piedras con carbn, las piedras se convertan en metales, al calentar arena y caliza se formaba vidrio y similarmente muchas sustancias se transformaban en otras. Los alquimistas suponan que puesto que todas las sustancias estaban formadas por los cuatro elementos de Empdocles, se podra, a partir de cualquier sustancia, cambiar su composicin y convertirla en oro, el ms valioso de los metales de la antigedad. Durante siglos, los alquimistas intentaron encontrar, evidentemente en vano, una sustancia, la piedra filosofal, que transformaba las sustancias que tocaba en oro, y a la que atribuan propiedades maravillosas y mgicas.

Las conquistas rabes del siglo VII y VIII pusieron en contacto a ste pueblo con las ideas alquimistas, que adoptaron y expandieron por el mundo, y cuando Europa, tras la cada del imperio romano cay en la incultura, fueron los rabes, gracias a sus conquistas en Espaa e Italia, los que difundieron en ella la cultura clsica. El ms importante alquimista rabe fue Yabir (tambin conocido como Geber) funcionario de Harn al-Raschid (el califa de Las mil y una noches) y de su visir Jafar (el conocido malvado de la pelcula de Disney) Geber aadi dos nuevos elementos a la lista: el mercurio y el azufre. La mezcla de ambos, en distintas proporciones, originaba todos los metales. Fueron los rabes los que llamaron a la piedra filosofal al-iksir y de ah deriva la palabra elixir.

Aunque los esfuerzos de los alquimistas eran vanos, su trabajo no lo fue. Descubrieron el antimonio, el bismuto, el zinc, los cidos fuertes, las bases o lcalis (palabra que tambin deriva del rabe), y cientos de compuestos qumicos. El ltimo gran alquimista, en el siglo XVI, Theophrastus Bombastus von Hohenheim, ms conocido como Paracelso, natural de Suiza, introdujo un nuevo elemento, la sal.

Robert Boyle, en el siglo XVII, desech todas las ideas de los elementos alqumicos y defini los elementos qumicos como aquellas sustancias que no podan ser descompuestas en otras ms simples. Fue la primera definicin moderna y vlida de elemento y el nacimiento de una nueva ciencia: La Qumica.

Durante los siglos siguientes, los qumicos, olvidados ya de las ideas alquimistas y aplicando el mtodo cientfico, descubrieron nuevos e importantes principios qumicos, las leyes que gobiernan las transformaciones qumicas y sus principios fundamentales. Al mismo tiempo, se descubran nuevos elementos qumicos.

Apenas iniciado el siglo XIX, Dalton, recordando las ideas de un filsofo griego, Demcrito, propuso la teora atmica, segn la cual, cada elemento estaba formado un tipo especial de tomo, de forma que todos los tomos de un elemento eran iguales entre s, en tamao, forma y peso, y distinto de los tomos de los distintos elementos.

Fue el comienzo de la formulacin y nomenclatura qumica, que ya haba avanzado a finales del siglo XVIII Lavoisier.

Recordemos que durante los siglos VI a IV antes de Cristo, en las ciudades griegas surgi una nueva mentalidad, una nueva forma de ver el mundo no como algo controlado por los dioses y manejado a su capricho, sino como una inmensa mquina gobernada por una leyes fijas e inmutables que el hombre poda llegar a comprender. Fue esta corriente de pensamiento la que puso las bases de la matemtica y las ciencias experimentales.

Demcrito, uno de estos pensadores griego, en al siglo IV antes de Cristo, se interrog sobre la divisibilidad de la materia. A simple vista las sustancias son continuas y se pueden dividir. Es posible dividir una sustancia indefinidamente? Demcrito pensaba que no, que llegaba un momento en que se obtenan unas partculas que no podan ser divididas ms; a esas partculas las denomin tomos, que en griego significa indivisible. Cada elemento tena un tomo con unas propiedades y forma especficas, distintas de las de los tomos de los otros elementos.

Las ideas de Demcrito, sin estar olvidadas completamente, cayeron en desuso durante ms de dos mil aos.

BREVE HISTORIA DEL TOMO EN RESUMEN

Dalton. Considera al tomo como una esfera cargada de masa.

Thompson. Considera al tomo cargado elctricamente. Se lo imagina como un budn con pasas.

Perrn. Considera al tomo como un budn pero con las cargas positivas dentro y las negativas fuera.

_ _

_ _

Bohr. Se imagina al tomo como un sistema solar en miniatura. Quedando la carga elctrica positiva al centro y la carga negativa afuera. Aparece el concepto de electrn para las cargas elctricas negativas. El concepto de niveles de energa y las rbitas circulares.

Sommerfeld. Agrega al modelo de Bohr, rbitas elpticas y subniveles de energa.

Schrodinger y Dirac. Crean un modelo matemtico basado en la probabilidad. Contiene cuatro nmeros cunticos.

1. niveles de energa.

n.

INCLUDEPICTURE "http://www.lafacu.com/apuntes/quimica/enlace_quimi/image4463.gif" \* MERGEFORMATINET 2. Subniveles de energa.

l.

3. Orbitales magnticos.

m.

4. Giro del electrn. Spin.

s.

TOMO

El tomo es la menor porcin de materia.

Es la porcin ms pequea de la materia.

El primero en utilizar este trmino fue Demcrito, porque crea que todos los elementos deberan estar formados por pequeas partculas que fueran INDIVISIBLES. tomo, en griego, significa INDIVISIBLE.

Hoy da sabemos, que los tomos no son, como crea Demcrito, indivisibles.

De hecho estn formados por partculas.

Estas partculas son:

ELECTRN. Es una partcula elemental con carga elctrica negativa igual a 1,602 x 10-19 coulomb y masa igual a 9,1083 x 10-28 g, que se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.NEUTRN. Es una partcula elemental elctricamente neutra y masa ligeramente superior a la del protn, que se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.PROTN. Es una partcula elemental con carga elctrica positiva igual a 1,602 x 10-19 coulomb y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrn, que se encuentra formando parte de los tomos de todos los elementos.DIMENSIONES DE UN TOMO

DIMETRO

No es posible medir el dimetro de un tomo, menos an el de su ncleo; pero se ha logrado determinar en forma aproximada que el dimetro promedio de un tomo es:

0,00000001 cm = 1 x 10-8 cm = 1

y el de su ncleo:

0,000000000001 cm = 1 x 10-12 cm = 0,0001

Esta unidad de medida, representada como se denomina Angstrm, es muy til cuando se trabaja con longitudes tan pequeas como las de los tomos

MASA

Tampoco existe una balanza capaz de medir la masa de un solo tomo.

Para facilitar nuestros clculos medimos la masa de gran cantidad de tomos.

Cuando en la Tabla Peridica leemos:

masa atmica del Cu = 63,54 grEn ningn caso se trata de la masa de un solo tomo.

masa atmica del H = 1,00797 gr

masa atmica del N = 14,0067 gr

Hablamos en cualquiera de estos casos de la masa de un nmero muy grande de tomos, que es siempre el mismo:

602.000. 000.000. 000.000. 000.000

o sea: 602.000 trillones = 6,02 x 1023Realmente un nmero muy grande, que tiene nombre propio, se llama NMERO DE AVOGADRO.

Entonces ahora sabemos que con la masa atmica nos referimos a la masa de todos esos tomos.

Una nueva palabra: ..... " MOL "En lugar de decir que tengo 602.000 trillones de tomos, y como para simplificar las cosas utilizamos otra palabra: MOL.

Decimos, por ejemplo: 1 mol de tomos de cobre tienen una masa de 63,54 gr

1 mol de tomos de sodio tienen una masa de 22,9898 gr

Cada vez que hablamos de MOLES debemos aclarar si se trata de moles de tomos, moles de molculas, moles de algn ion, etc.

En el caso de las molculas:

1 mol de molculas de agua tiene una masa de 18 gr

Nmeros Cunticos.

niveles de energa.

n.El nmero cuntico principal determina el tamao de las rbitas, por tanto, la distancia al ncleo de un electrn vendr determinada por este nmero cuntico. Todas las rbitas con el mismo nmero cuntico principal forman una capa. Su valor puede ser cualquier nmero natural mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de su valor, cada capa recibe como designacin una letra. Si el nmero cuntico principal es 1, la capa se denomina K, si 2 L, si 3 M, si 4 N, si 5 P, etc.

INCLUDEPICTURE "http://www.lafacu.com/apuntes/quimica/enlace_quimi/image4463.gif" \* MERGEFORMATINET Subniveles de energa.

l.El nmero cuntico azimutal determina la excentricidad de la rbita, cuanto mayor sea, ms excntrica ser, es decir, ms aplanada ser la elipse que recorre el electrn. Su valor depende del nmero cuntico principal n, pudiendo variar desde 0 hasta una unidad menos que ste(desde 0 hasta n-1). As, en la capa K, como n vale 1, l slo puede tomar el valor 0, correspondiente a una rbita circular. En la capa M, en la que n toma el valor de 3, l tomar los valores de 0, 1 y 2, el primero correspondiente a una rbita circular y los segundos a rbitas cada vez ms excntricas.

ValorSubnivelSignificado

0ssharp

1pprincipal

2ddiffuse

3ffundamental

sharp : lneas ntidas pero de poca intensidad

principal : lneas intensas

diffuse : lneas difusas

fundamental : lneas frecuentes en muchos espectrosOrbitales magnticos.

m.El nmero cuntico magntico determina la orientacin espacial de las rbitas, de las elipses. Su valor depender del nmero de elipses existente y vara desde -l hasta l, pasando por el valor 0. As, si el valor de l es 2, las rbitas podrn tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de m -2, -1, 0, 1 y 2. Si el nmero cuntico azimutal es 1, existen tres orientaciones posibles (-1, 0 y 1), mientras que si es 0, slo hay una posible orientacin espacial, correspondiente al valor de m 0.

El conjunto de estos tres nmeros cunticos determinan la forma y orientacin de la rbita que describe el electrn y que se denomina orbital. Segn el nmero cuntico azimutal (l), el orbital recibe un nombre distinto. cuando l = 0, se llama orbital s; si vale 1, se denomina orbital p, cuando 2 d, si su valor es 3, se denomina orbital f, si 4 g, y as sucesivamente. Pero no todas las capa tienen el mismo nmero de orbitales, el nmero de orbitales depende de la capa y, por tanto, del nmero cuntico n. As, en la capa K, como n = 1, l slo puede tomar el valor 0 (desde 0 hasta n-1, que es 0) y m tambin valdr 0 (su valor vara desde -l hasta l, que en este caso valen ambos 0), as que slo hay un orbital s, de valores de nmeros cunticos (1,0,0). En la capa M, en la que n toma el valor 3. El valor de l puede ser 0, 1 y 2. En el primer caso (l = 0), m tomar el valor 0, habr un orbital s; en el segundo caso (l = 1), m podr tomar los valores -1, 0 y 1 y existirn 3 orbitales p; en el caso final (l = 2) m tomar los valores -2, -1, 0, 1 y 2, por lo que hay 5 orbitales d. En general, habr en cada capa n2 orbitales, el primero s, 3 sern p, 5 d, 7 f, etc.

Giro del electrn. Spin.

s.Cada electrn, en un orbital, gira sobre s mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante un nuevo nmero cuntico, el nmero cuntico spin s, que puede tomar dos valores, +1/2 y -1/2.

CONFIGURACIONES ELECTRNICAS, DIAGRAMAS ENERGTICOS Y ELECTRN DIFERENCIAL

REGLA DE LAS DIAGONALES

1 s2

2 s22 p6

3 s23 p63 d10

4 s24 p64 d104 f14

5 s25 p65 d105 f14

6 s26 p6

7 s2

Los valores que se encuentran como superndices, indican la CANTIDAD MXIMA de electrones que puede haber en cada SUBNIVEL.

Cmo usar la REGLA DE LAS DIAGONALES?

En la tabla peridica entre los datos que encontramos de cada uno de los elementos, se hallan el Nmero atmico y la Estructura electrnica o Distribucin de electrones en niveles

El Nmero atmico nos indica la cantidad de electrones y de protones que tiene un elemento.

La Estructura electrnica o Distribucin de electrones en niveles indica como se distribuyen los electrones en los distintos niveles de energa de un tomo.

Pero, si no tengo la tabla peridica para saber cuantos electrones tengo en cada nivel, cmo puedo hacer para averiguarlo?La REGLA DE LAS DIAGONALES ofrece un medio sencillo para realizar dicho clculo.

Recordemos antes el significado de: 1 s2:

El nmero 1 delante de la letra indica el nivel; la letra "s" indica el subnivel; y el superndice 2, la cantidad de electrones.2 p6:

El nmero 2 delante de la letra indica el nivel; la letra "p" indica el subnivel; y el superndice 6, la cantidad de electrones.

Supongamos que tenemos que averiguar la Distribucin electrnica en el elemento SODIO, que como su N atmico indica tiene 11 electrones, los pasos son muy sencillos: debemos seguir las diagonales, como se representan ms arriba.

En el ejemplo del SODIO sera: 1 s2, como siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2 s2, como siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2 p6, siguiendo la diagonal tengo 3 s2.

Siempre debo ir sumando los superndices, que me indican la cantidad de electrones. Si sumo los superndices del ejemplo, obtengo 12, quiere decir que tengo un electrn de ms, ya que mi suma para ser correcta debe dar 11, por lo que al final debera corregir para que me quedara 3 s1.Por lo tanto, para el SODIO (11 electrones), mi resultado es: 1 s2 2 s2 2 p6 3 s11 nivel: 2 electrones;

2 nivel: 8 electrones;

3 esta: 1 electrn;

En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8 1

CLORO: 17 electrones

1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p51 nivel: 2 electrones

2 nivel: 8 electrones

3 nivel: 7 electrones

En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8 - 7MANGANESO: 25 electrones

1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6 4 s2 3 d51 nivel: 2 electrones

2 nivel: 8 electrones

3 nivel: 13 electrones

4 nivel: 2 electrones

En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8 - 13 - 2

El superndice indica el nmero de electrones de cada subnivel

CONFIGURACIN ELECTRNICA

1 s2El primer nmero indica el nivel energtico o nmero cuntico principalRepresentacin de las rbitas mediante casilleros cunticos

La letra indica el subnivel energtico

El superndice la cantidad de electrones del subnivel.

Electrones apareadosElectrn desapareado

Nmero cuntico de spin:

Cada rbita tiene hasta 2 electrones, los cuales giran sobre su eje, en sentidos opuestos. Si el electrn gira en el sentido de las agujas del reloj el valor del spin es + 1/2, en contra de las agujas del reloj es - 1/2.

TOMO DE OXGENO

Qu debo tener en cuenta si tengo que realizar la representacin mediante casilleros cunticos del tomo de oxgeno?

La configuracin electrnica del tomo de oxgeno es 1 s2 2 s2 2 p4Para representar la configuracin electrnica de cualquier tomo mediante casilleros cunticos debo tener presente la REGLA DE HUND.

REGLA DE HUND:

En un mismo subnivel, los electrones no se aparean hasta que no haya un electrn en cada rbita.

1 s22 s22 px22 py12 pz1

Representacin de la configuracin electrnica del OXGENO mediante casilleros cunticos

Segn el principio de exclusin de Pauli, en un tomo no pueden existir dos electrones con los cuatro nmeros cunticos iguales, as que en cada orbital slo podrn colocarse dos electrones (correspondientes a los valores de s +1/2 y -1/2) y en cada capa podrn situarse 2n2 electrones (dos en cada orbital)

Diagramas energticos

Como has observado en las configuraciones electrnicas se utilizan solamente dos nmeros cunticos, el n y s, en los diagramas energticos se utilizan los cuatro nmeros cunticos, n, l, m, s, que se representan de la siguiente manera:

N, el nmero de nivel.

L, la letra del subnivel.

M, el orbital se escribe como un guin sobre la letra del subnivel.

S, los electrones se representan con una flecha hacia arriba y una flecha hacia abajo.

Ejemplo. La configuracin electrnica del hidrgeno es: 1s1

El diagrama energtico del hidrgeno es: 1 s

Electrn diferencial. Se llama as al ltimo electrn aadido a un tomo neutro, y es el que hace la diferencia entre un tomo y el que le sigue o le antecede.

A un tomo se le pueden determinar los cuatro nmeros cunticos para cada uno de sus electrones pero en este curso solo determinaremos los nmeros cunticos para el electrn diferencial.

Ejemplo.

Determina los cuatro nmeros cunticos para el electrn diferencial del litio.

Como tiene 3 electrones, elaboramos su diagrama quedando:

1 s , 2 s

Como el ltimo spin fue hacia arriba en 2 s sus cuatro nmeros cunticos son:

N = 2

L = 0

M = 0

S = +

n nivel 2, l por ser s vale 0, m vale cero porque depende de l y l vale cero, s por ser la flecha hacia arriba vale + .

TABLA PERIDICA

El orden de los elementos en la tabla peridica se corresponde con su configuracin electrnica, esto es, con el orden y lugar de los electrones en sus orbitales.

Conocer las propiedades de los tomos, y en especial su peso, se transform en la tarea fundamental de la qumica y, gracias a las ideas de Avogadro y Cannizaro, durante la primera mitad del siglo XIX, gran parte de la labor qumica consisti en determinar los pesos de los tomos y las frmulas qumicas de muchos compuestos.

Al mismo tiempo, se iban descubriendo ms y ms elementos. En la dcada de 1860 se conocan ms de 60 elementos, y saber las propiedades de todos ellos, era imposible para cualquier qumico, pero muy importante para poder realizar su trabajo.

Ya en 1829, un qumico alemn, Dbereiner, se percat que algunos elementos deban guardar cierto orden. As, el calcio, estroncio y bario formaban compuestos de composicin similar y con propiedades similares, de forma que las propiedades del estroncio eran intermedias entre las del calcio y las del bario. Otro tanto ocurra con el azufre, selenio y teluro (las propiedades del selenio eran intermedias entre las del azufre y el teluro) y con el cloro, bromo y iodo (en este caso, el elemento intermedio era el bromo) Es lo que se conoce como tradas de Dbereiner.

Las ideas de Dbereiner cayeron en el olvido, aunque muchos qumicos intentaron buscar una relacin entre las propiedades de los elementos. En 1864, un qumico ingles, Newlands, descubri que al ordenar los elementos segn su peso atmico, el octavo elemento tena propiedades similares al primero, el noveno al segundo y as sucesivamente, cada ocho elementos, las propiedades se repetan, lo denomin ley de las octavas, recordando los periodos musicales. Pero las octavas de Newlands no se cumplan siempre, tras las primeras octavas la ley dejaba de cumplirse.

En 1870, el qumico alemn Meyer estudi los elementos de forma grfica, representando el volumen de cada tomo en funcin de su peso, obteniendo una grfica en ondas cada vez mayores, los elementos en posiciones similares de la onda, tenan propiedades similares, pero las ondas cada vez eran mayores e integraban a ms elementos. Fue el descubrimiento de la ley peridica, pero lleg un ao demasiado tarde.

En 1869, Mendeleyev public su tabla peridica. Haba ordenado los elementos siguiendo su peso atmico, como lo hizo Newlands antes que l, pero tuvo tres ideas geniales: No mantuvo fijo el periodo de repeticin de propiedades, sino que lo ampli conforme aumentaba el peso atmico (igual que se ampliaba la anchura de la grfica de Meyer) Invirti el orden de algunos elementos para que cuadraran sus propiedades con las de los elementos adyacentes, y dej huecos, indicando que correspondan a elementos an no descubiertos.

En tres de los huecos, predijo las propiedades de los elementos que habran de descubrirse (denominndolos ekaboro, ekaaluminio y ekasilicio), cuando aos ms tarde se descubrieron el escandio, el galio y el germanio, cuyas propiedades se correspondan con las predichas por Mendeleyev, y se descubri un nuevo grupo de elementos (los gases nobles) que encontr acomodo en la tabla de Mendeleyev, se puso de manifiesto no slo la veracidad de la ley peridica, sino la importancia y utilidad de la tabla peridica.

La tabla peridica era til y permita predecir las propiedades de los elementos, pero no segua el orden de los pesos atmicos. Hasta los comienzos de este siglo, cuando fsicos como Rutherford, Borh y Heisemberg pusieron de manifiesto la estructura interna del tomo, no se comprendi la naturaleza del orden peridico.

La tabla peridica se organiza en filas horizontales, que se llaman periodos, y columnas verticales que reciben el nombre de grupos, adems, por facilidad de representacin, aparecen dos filas horizontales fuera de la tabla que corresponden a elementos que deberan ir en el sexto y sptimo periodo, tras el tercer elemento del periodo.

Los grupos con mayor nmero de elementos, los grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18, se conocen como grupos principales, los grupos del 3 al 12 estn formados por los llamados elementos de transicin y los elementos que aparecen aparte se conocen como elementos de transicin interna. Los elementos de la primera fila de elementos de transicin interna se denominan lantnidos o tierras raras, mientras que los de la segunda fila son actnidos.

Eduardo Trujillo Castillo

Salvo el tecnecio y el prometio, todos los elementos de la tabla peridica hasta el uranio, se encuentran en la naturaleza. Los elementos transurnicos, as como el tecnecio y el prometio, son elementos artificiales, que no se hallan en la naturaleza, y han sido obtenidos por el hombre.

El nmero de elementos de cada periodo no es fijo. As, el primer periodo consta de dos elementos (hidrgeno y helio), los periodos segundo y tercero tienen cada uno ocho elementos, el cuarto y el quinto dieciocho, el sexto treinta y dos y el sptimo, aunque debera tener treinta y dos elementos an no se han fabricado todos, desconocindose 3 de ellos y de otros muchos no se conocen sus propiedades.

PERIODO 1 (2 elementos)PERIODO 2 y 3 (8 elementos)PERIODO 4 y 5 (18 elementos)PERIODO 6 (32 elementos)

Cuando se descubri la ordenacin peridica de los elementos, se realiz de forma tal que elementos con propiedades qumicas similares cayeran en la misma vertical, en el mismo grupo, de forma que algunas propiedades, que dependen ms o menos directamente del tamao del tomo, aumentaran o decrecieran regularmente al bajar en el grupo (afinidad electrnica, potencial de ionizacin, electronegatividad, radio atmico o volumen atmico) De esta forma, conocer la tabla peridica significa conocer las propiedades de los elementos y sus compuestos: valencia, xidos que forma, propiedades de los xidos, carcter metlico, etc. Eduardo Trujillo CastilloEl orden de los elementos en la tabla peridica, y la forma de sta, con periodos de distintos tamaos, se debe a su configuracin electrnica y a que una configuracin especialmente estable es aquella en la que el elemento tiene en su ltima capa, la capa de valencia, 8 electrones, 2 en el orbital s y seis en los orbitales p, de forma que los orbitales s y p estn completos. En un grupo, los elementos tienen la misma configuracin electrnica en su capa de valencia. As, conocida la configuracin electrnica de un elemento sabemos su situacin en la tabla y, a la inversa, conociendo su situacin en la tabla sabemos su configuracin electrnica.

Los primeros dos grupos estn completando orbitales s, el correspondiente a la capa que indica el periodo. As, el rubidio, en el quinto periodo, tendr es su capa de valencia la configuracin 5s1, mientras que el bario, en el periodo sexto, tendr la configuracin 6s2. Los grupos 3 a 12 completan los orbitales d de la capa anterior a la capa de valencia, de forma que hierro y cobalto, en el periodo cuarto, tendrn las configuraciones 3d64s2 y 3d74s2, en la que la capa de valencia no se modifica pero s la capa anterior.

Los grupos 13 a 18 completan los orbitales p de la capa de valencia. Finalmente, en los elementos de transicin interna, los elementos completan los orbitales f de su antepenltima capa. As podemos saber, que para un periodo N, la configuracin de un elemento ser:

Grupos 1 y 2Elemento de transicinGrupos 13 a 18Elementos de transicin interna

Nsx(N -1)dx Ns2(N -1)d10 Ns2px(N -2)fx (N -1)d0 Ns2

Las propiedades fsicas y qumicas de los elementos dependen, fundamentalmente, de su configuracin electrnica.

En un tomo, la corteza electrnica, que contiene tantos electrones como protones tiene el ncleo, de forma que el tomo sea elctricamente neutro, no est distribuida de manera uniforme, sino que los electrones se disponen en capas concntricas alrededor del ncleo. Eduardo Trujillo CastilloRESUMEN DE TABLA PERIDICA

Los primeros trabajos de Mendelejeff datan de 1860 y sus conclusiones fueron ledas 1869 en la sociedad Qumica Rusa. El mismo resumi su trabajo en los siguientes postulados:

1. Si se ordenan los elementos segn sus pesos atmicos, muestran una evidente periodicidad.

2. Los elementos semejantes en sus propiedades qumicas poseen pesos atmicos semejantes (K, Rb, Cs)

3. La colocacin de los elementos en orden a sus pesos atmicos corresponde a su valencia.

4. Los elementos ms difundidos en la Naturaleza son los de peso atmico pequeo. Estos elementos poseen propiedades bien definidas. Son elementos tpicos.

5. El valor del peso atmico caracteriza un elemento y permite predecir sus propiedades.

6. Se puede esperar el descubrimiento de elementos an desconocidos.

7. En determinados elementos puede corregirse el peso atmico si se conoce el de los elementos adyacentes.

He aqu una sntesis clara y muy completa no solo de la construccin de la tabla, sino tambin de su importancia qumica.

La tabla peridica moderna consta de siete perodos y ocho grupos:

Perodos: Cada franja horizontal.

Grupo Cada franja vertical.

Familia: Grupo de elementos que tienen propiedades semejantes.

Ventajas del sistema de Mendelejeff

1. Corrigi los pesos atmicos y las valencias de algunos elementos por no tener sitio en su tabla de la forma en que eran considerado hasta entonces.

2. Seal las propiedades de algunos elementos desconocidos, entre ellos, tres a los que llam eka-boro, eka-aluminio, y eka-silicio.

3. En 1894 Ramsy descubri un gas el que denomin argn. Es monoatmico, no presenta reacciones qumicas y careca de un lugar en la tabla. Inmediatamente supuso que deban existir otros gases de propiedades similares y que todos juntos formaran un grupo. En efecto, poco despus se descubrieron los otros gases nobles y se les asign el grupo cero.

4. Todos los huecos que dej en blanco se fueron llenando al descubrirse los elementos correspondientes. Estos presentaban propiedades similares a las asignadas por Mendelejeff.

Defectos de la tabla de Mendelejeff

1. No tiene un lugar fijo para el hidrgeno.

2. Destaca una sola valencia.

3. El conjunto de elementos con el nombre de tierras raras o escasas (lantnidos) no tiene ubicacin en la tabla o es necesario ponerlos todos juntos en un mismo lugar, como si fueran un solo elemento, lo cual no es cierto.

4. No haba explicacin posible al hecho de que unos perodos contarn de 8 elementos: otros de 18, otros de 32, etc.

5. La distribucin de los elementos no est siempre en orden creciente de sus pesos atmicos.

Tabla peridica moderna

En el presente siglo se descubri que las propiedades de los elementos no son funcin peridica de los pesos atmicos, sino que varan peridicamente con sus nmeros atmicos o carga nuclear. He aqu la verdadera Ley peridica moderna por la cual se rige el nuevo sistema: "Las propiedades de los elementos son funcin peridica de sus nmeros atmicos"

Modernamente, el sistema peridico se representa alargndolo en sentido horizontal lo suficiente para que los perodos de 18 elementos formen una sola serie. Con ello desaparecen las perturbaciones producidas por los grupos secundarios. El sistema peridico largo es el ms aceptado; la clasificacin de Werner, permite apreciar con ms facilidad la periodicidad de las propiedades de los elementos.

Propiedades peridicas y no peridicas de los elementos qumicos

Son propiedades peridicas de los elementos qumicos las que desprenden de los electrones de cadena de valencia o electrones del piso ms exterior as como la mayor parte de las propiedades fsicas y qumicas.

Radio atmico

Es la distancia de los electrones ms externos al ncleo. Esta distancia se mide en Angstrm (A=10-8), dentro de un grupo Sistema peridico, a medida que aumenta el nmero atmico de los miembros de una familia aumenta la densidad, ya que la masa atmica crece mas que el volumen atmico, el color F (gas amarillo verdoso), Cl (gas verde), Br (lquido rojo), I slido (negro prpura), el lumen y el radio atmico, el carcter metlico, el radio inico, aunque el radio inico de los elementos metlicos es menor que su radio atmico.

Afinidad electrnica

La electro afinidad, energa desprendida por un ion gaseoso que recibe un electrn y pasa a tomos gaseosos, es igual el valor al potencial de ionizacin y disminuye al aumentar el nmero atmico de los miembros de una familia. La electronegatividad es la tendencia de un tomo a captar electrones. En una familia disminuye con el nmero atmico y en un perodo aumenta con el nmero atmico.

Iones

Si la corteza electrnica de un tomo neutro pierde o gana electrones se forman los llamados iones.

Los iones son tomos o grupos atmicos que tienen un nmero de electrones excesivo o deficiente para compensar la carga positiva del ncleo.

En el primer caso los iones tienen carga negativa y reciben el nombre de aniones, y en el segundo estn cargados positivamente y se llaman cationes.

Elementos electropositivos y electronegativos

Se llaman elementos electropositivos aquellos que tienen tendencia a perder electrones transformndose en cationes; a ese grupo pertenecen los metales.

Elementos electronegativos son los que toman con facilidad electrones transformndose en aniones; a este grupo pertenecen los no metales.

Los elementos ms electropositivos estn situados en la parte izquierda del sistema peridico; son los llamados elementos alcalinos. A medida que se avanza en cada perodo hacia la derecha va disminuyendo el carcter electropositivo, llegndose, finalmente, a los halgenos de fuerte carcter electronegativo.

Electrones de valencia

La unin entre los tomos se realiza mediante los electrones de la ltima capa exterior, que reciben el nombre de electrones de valencia.

Eduardo Trujillo CastilloLa unin consiste en que uno o ms electrones de valencia de algunos de los tomos se introduce en la esfera electrnica del otro.

Los gases nobles, poseen ocho electrones en su ltima capa, salvo el helio que tiene dos. Esta configuracin electrnica les comunica inactividad qumica y una gran estabilidad.

Todos los tomos tienen tendencia a transformar su sistema electrnico y adquirir el que poseen los gases nobles, porque sta es la estructura ms estable.

Valencia electroqumica

Se llama valencia electroqumica al nmero de electrones que ha perdido o ganado un tomo para transformarse en ion. Si dicho nmero de electrones perdidos o ganados es 1, 2, 3, etc. Se dice que el ion es monovalente, bivalente, trivalente, etc.

Periodos y familias de la Tabla Peridica

Los elementos qumicos se han agrupado de acuerdo con sus caractersticas. En 1869, el qumico ruso Dimitri Mendeleiev fue el primero que clasific a los elementos clara y concisamente segn sus semejanzas; su agrupacin estuvo basada gran parte en propiedades fsicas peridicas y, en semejanzas qumicas, como la tendencia a combinarse con otros elementos y el tipo de compuestos formados.

El cientfico ruso list los 63 elementos conocidos en su tiempo, comenzando con el de menor peso a masa atmica - nmero total de protones y de neutrones en el ncleo - y finalizando con el de mayor masa atmica.

Anot los elementos de izquierda a derecha dentro de una "Tabla peridica" que tiene columnas verticales llamadas grupos o familias (del 0 al VII) y renglones horizontales llamados periodos (del 1 al 7)

Actualmente se conocen 119 elementos de los cuales 92 son naturales y artificiales el resto. En la tabla peridica estn ordenados de acuerdo con el nmero atmico, dicho nmero corresponde al nmero de protones en el ncleo de cada tomo. Por ejemplo, el hidrgeno tiene un nmero atmico de 1 debido a que este elemento tiene un protn en su ncleo.

Los elementos en los periodos estn acomodados en forma horizontal y en orden creciente de acuerdo con el nmero atmico, por ejemplo: el primer periodo est formado por dos elementos: el hidrgeno (H), que tiene nmero atmico 1 y el helio (He), que posee nmero atmico 2. El segundo contiene ocho elementos; inicia con sodio (Na) y finaliza con argn (Ar); los nmeros atmicos van del 11 al l8.

Los elementos de un mismo periodo tienen igual nivel de energa (n) cada nivel se caracteriza por tener un nmero mximo de electrones que se determina con la frmula 2(n), esta frmula slo se aplica a los primeros cuatro perodos.

En la Tabla Peridica el trmino "familia o grupo" es aplicado a los elementos de una columna. Existen diecisis familias; de stas, las primeras ocho se presentan como sigue: I A, II A, III A, IV A, V A, VI A, VII A y la octava se representa con el cero (o) u VIIIA. Ver tabla peridica.

Las otras ocho familias se representan como sigue III B, IV B, V B, VI B, Vll B, VIII B, I B, II B. Ver tabla peridica.

Los elementos de una familia son similares en propiedades fsicas y qumicas. De acuerdo con estas propiedades, las familias reciben un nombre particular, o bien, el nombre de uno de los elementos que la constituyen.

De esta manera la familia I A recibe el nombre de "metales alcalinos", la II A de Metales alcalinotrreos, III A del Aluminio, la IV A del carbono, la V A del fsforo, la IV A del azufre, la VII A de los halgenos (formadores de sales) y la 0 u VIII A de los gases raros, inertes o nobles.

La I B del cobre o de los metales preciosos, la II B del zinc, la III B, IV B, V B, VI B, VII B y VIII B son metales de transicin.

Los electrones que cada tomo posee en su ltimo nivel de energa son los que generalmente forman los enlaces qumicos, dichos electrones reciben el nombre de electrones de valencia, y sta depende del nmero de electrones que pueda perder o ganar, en su ltimo nivel de energa, si se trata de elementos pertenecientes a los grupos A, durante una reaccin qumica.

Cuando un elemento en su mismo estado fsico se presenta en dos o ms formas fsica-estables, stas se denominan formas alotrpicas del elemento, por ejemplo, el ozono () es un gas que espontneamente se convierte en oxgeno molecular (), pero ambos existen en forma natural, al igual sucede con el fsforo blanco (PI y PII) y el fsforo rojo (PIII), ms estable y menos venenoso que el fsforo blanco. O bien las formas alotrpicas del carbono: grafito y diamante.

Eduardo Trujillo CastilloPropiedades de los metales y los no metalesEn la naturaleza se encuentran dos grupos de elementos, los metales y los no metales. Ambos grupos presentan propiedades fsicas y qumicas caractersticas. Los metales estn a la izquierda y en el centro de la tabla peridica. Por su parte, los no metales estn situados a la derecha de la tabla peridica, con excepcin del hidrgeno.

Propiedades fsicas de los metales

Exceptuando el mercurio que es lquido, todos los dems son slidos.

La mayora presentan brillo (metlico)

Son maleables y dctiles, es decir, pueden formarse lminas y alambres finos a partir de ellos. El oro, la plata y el cobre son los ms dctiles y maleables.

Son buenos conductores de calor y la electricidad.

Propiedades fsicas de los no metales

Se presentan en los tres estados fsicos de la materia: slido, lquido y gaseoso.

A excepcin del yodo, no tienen brillo metlico.

Son frgiles y quebradizos en estado slido, por lo que no son dctiles ni maleables.

En general son malos conductores del calor y la electricidad.

Propiedades qumicas de los metales

Sus tomos tienen 1, 2, o 3 electrones en su ltimo nivel de energa. Los elementos que forman los grupos I A, II A, III A son metlicos, por lo tanto los elementos del grupo I A tienen en su ltimo nivel de energa un electrn, los del grupo II A tienen dos electrones y los del III A tienen tres electrones.

Sus tomos pueden perder los electrones de su ltimo nivel de energa y, al quedar con ms cargas positivas forman iones positivos llamados cationes.

Eduardo Trujillo CastilloSus molculas son monoatmicas. Es decir, sus molculas estn formadas por un solo tomo (Al, Cu, Ca, Mg, Au) . Forman xidos al combinarse con el oxgeno

Cuando se combina un xido metlico con el agua se forman los hidrxidos, tambin llamados lcalis o bases.

Propiedades qumicas de los no metales

Fcilmente ganan electrones para completar su ltimo nivel de energa a 8 electrones.

Sus tomos tienen en su ltima capa 4, 5, 6, o 7 electrones. Esto se puede comprobar si se observan en la Tabla Peridica los grupos IV A, V A, VI A y VII A de los cuales forman parte los no metales.

Sus tomos pueden ganar electrones en su ltimo nivel de energa. Por lo cual al tener ms cargas negativas forman iones negativos llamados aniones.

Sus molculas son biatmicas o poli atmicas segn el caso: por ejemplo el oxgeno en la naturaleza como molcula diatmica , que es el oxgeno que respiramos y tambin se presenta como molcula triatmica ste es el ozono (no es respirable).

Se combinan con los metales para formar sales

Catin metlico + anin sal.

Al combinarse con el oxgeno forman anhdridos

No-metal + oxigeno anhdrido.

Los anhdridos al combinarse con el agua forman cidos

Anhdrido + agua cido.

Eduardo Trujillo CastilloEnlaces

Cuando los tomos se aproximan entre s para formar molculas, se ejercen varias fuerzas entre ellos. Estas fuerzas provocan atraccin y repulsin entre dichos tomos.

Electronegatividad

En la mayora de los tomos, a excepcin de los gases nobles, la atraccin de los electrones es mucho mayor que su repulsin, por lo tanto los tomos se atraen entre s formando enlaces qumicos; este proceso, la electronegatividad ,es importante y se define como la capacidad relativa de un tomo en la molcula para atraer electrones.

En la tabla Peridica la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha a lo largo de cualquier periodo y de abajo hacia arriba en cualquier grupo.

Tipos de enlaces qumicos

Un enlace qumico es el resultado de la combinacin de tomos, los cuales comparten electrones entre s. Un tomo cede los electrones y otro los recibe.

Los enlaces ms comunes son los que indican a continuacin: inico, covalente (no polar, polar y coordinado), puente de hidrgeno y metlico.

Enlace inico o electrovalente

Se realiza entre metales y no metales.

Los iones se originan cuando los tomos ganan o pierden electrones. La prdida de electrones da como resultado la formacin de iones positivos e iones negativos que son el resultado de la ganancia de electrones.

El enlace inico o electrovalente se origina por la transferencia de uno o ms electrones de un tomo o grupo de tomos a otro. Un enlace inico se debe a la fuerza de atraccin entre cationes y aniones.

Mediante los enlaces inicos se forman compuestos qumicos, conocidos como inicos; por ejemplo, el fluoruro de litio se forma cuando un tomo de litio le cede al flor el nico electrn que tiene en su ltimo nivel, logrndose as que los tomos de litio y flor se estabilicen y se transformen en ones; el litio, por haber perdido un electrn, se convierte en un anin.

Transferencia de electrones entre tomos metlicos y no metlicos

Casi todos los metales tienen pocos electrones (1, 2 o 3) en su ltimo nivel de energa y por lo tanto tienden a perderlos. Por el contrario, la mayora de los no metales tienen muchos electrones en su ltimo nivel (5, 6 o 7) por lo que tienden a ganar electrones.

Por ejemplo, cuando se combina el sodio (Na) con el cloro (Cl), los tomos de Na pierden sus electrones, cedindoselos a los tomos de Cl formndose as iones de sodio Na+ y de cloruro Cl-.

Na + Cl Na+ + Cl-

Enlace covalente

Se realiza entre no metales.

En este enlace los electrones se comparten pero no se transfieren.

Existen tres tipos:

Enlace covalente no polar

Este se forma cuando dos tomos del mismo elemento se unen, o bien, cuando se forman molculas simtricas o cuando la electronegatividad de los dos elementos es exactamente igual.

Se comparten electrones en la misma cantidad.

Enlace covalente polar

Se realiza entre no metales con cargas elctricas opuestas.

Se forma cuando se comparten pares de electrones entre los tomos que reaccionan y forman compuestos; por ejemplo, el cido clorhdrico (HCl), donde el hidrgeno (H) comparte su nico electrn con el cloro y ste a su vez comparte uno de sus 7 electrones con el hidrgeno

Los puntos y las cruces representan electrones.

Enlace covalente coordinado.

Se realiza entre no metales, pero un solo elemento proporciona un par de electrones no compartidos a otro elemento, se presenta en anhdridos, oxicidos, etc.

9.2. Enlace por puente de hidrgeno.

Anteriormente hemos estudiado el enlace covalente polar en el que hemos visto que en la molcula se forman dos zonas claramente diferenciadas, una con un exceso de carga negativa (la correspondiente al tomo ms electronegativo) y otra con un defecto de carga negativa (la correspondiente al tomo menos electronegativo). Un caso de polaridad especialmente interesante es el que corresponde a molculas tales como por ejemplo H2O, HF o NH3 en las que los tomos de hidrgeno se hallan unidos a otros tomos mucho ms electronegativos.

A.39. Proponga una posible explicacin que explique cmo es posible que se unan las molculas de agua entre s para formar agua lquida o slida.C.39. En el agua el tomo de hidrgeno est unido con el de un elemento bastante ms electronegativo como es el oxgeno. Dada la pequeez del tomo de hidrgeno (es el tomo ms pequeo) y la ausencia de electrones que protejan su ncleo (el tomo de hidrgeno tiene slo un electrn), la molcula ser muy polar, lo cual implica la posibilidad de que se unan unas con otras mediante fuerzas de tipo elctrico entre polos de distinto signo tal y como se indica esquemticamente a continuacin:

El enlace anterior entre el oxgeno y el hidrgeno de molculas de agua distintas (representado aqu por una lnea punteada) recibe el nombre de enlace de hidrgeno. Un enlace de hidrgeno es una unin de tipo intermolecular generada por un tomo de hidrgeno que se halla entre dos tomos fuertemente electronegativos. De hecho slo los tomos de F, O y N tienen la electronegatividad y condiciones necesarias para intervenir en un enlace de hidrgeno. La clave de la formacin del enlace de hidrgeno es el carcter fuertemente polar del enlace covalente entre el hidrgeno H y otro tomo (por ejemplo O). La carga parcial positiva originada en el tomo de hidrgeno atrae a los electrones del tomo de oxgeno de una molcula vecina. Dicha atraccin se ve favorecida cuando ese otro tomo es tan electronegativo que tiene una elevada carga parcial negativa.

El hidrgeno es el nico tomo capaz de formar este tipo de enlace porque al ser tan pequeo permite que los otros tomos ms electronegativos de las molculas vecinas puedan aproximarse lo suficiente a l como para que la fuerza de atraccin sea bastante intensa. Este tipo de enlace intermolecular es el responsable, por ejemplo, de la existencia de ocanos de agua lquida en nuestro planeta. Si no existiera, el agua se encontrara en forma de vapor.

A.40. El punto de ebullicin del agua lquida (a 1 atmsfera de presin) es de 100C mientras que el amoniaco lquido hierve a -60,1C. A qu puede deberse esta diferencia?C.40. Tanto el tomo de azufre como el de oxgeno son ms electronegativos que el tomo de hidrgeno. Sin embargo, el tomo de oxgeno es ms electronegativo que el de nitrgeno (slo el tomo de flor supera al de oxgeno en electronegatividad). As pues, en el caso del agua el par de electrones de enlace estar muy atrado por el oxgeno (ms que en el caso del NH3), con lo que el tomo de hidrgeno quedar casi desnudo de carga negativa constituyendo un polo positivo muy intenso de forma que la atraccin con el oxgeno de una molcula de agua vecina ser muy intensa (ms que en el caso del amoniaco).

A.41. En el agua en estado slido (hielo) existe un gran nmero de enlaces de hidrgeno entre molculas de agua. Ello hace que el hielo presente una estructura muy abierta (a). Sin embargo, cuando se aumenta la temperatura y pasa a la forma lquida algunos de esos enlaces se rompen (aunque se conservan todava bastantes) y por eso el agua lquida (b) es ms compacta (ms densa) que el hielo.

Qu importancia tiene este hecho para la vida en los lagos y en el relieve de las altas montaas?

8. Enlace metlico

Por ltimo estudiaremos el enlace metlico, su importancia la podemos ver en el hecho de que las 3/4 partes de elementos del sistema peridico son metales. El papel que estas sustancias han tenido en el desarrollo de la humanidad es tan importante que incluso se distingue entre la edad de piedra, la edad del bronce y la del hierro. De los 90 elementos que se presentan en la naturaleza algunos metales como el sodio y el magnesio, pueden extraerse de los ocanos donde se encuentran disueltos. Los dems metales se suelen obtener a partir de depsitos minerales que se hallan encima o debajo de la superficie terrestre. Algunos metales son tan poco reactivos que es posible encontrarlos directamente en forma elemental, este es el caso del oro, la plata y el platino. Otros se encuentran formando parte de distintos compuestos qumicos. En general presentan propiedades muy peculiares que los han diferenciado desde hace siglos de las restantes sustancias, tales como: ser excelentes conductores del calor y la electricidad en estado slido, ser fcilmente deformables (lo que permite trabajarlos y fabricar con ellos objetos de distintas formas). Por otra parte suelen presentarse como slidos de dureza variable, con muy diversos puntos de fusin y ebullicin (el galio, por ejemplo, funde a 2978 mientras que otro metal, el tantalio, lo hace a casi 3000).

A. 33. Qu implicaciones tuvo para la humanidad el descubrimiento de metales como el cobre y el hierro y la puesta a punto de tcnicas adecuadas para extraerlos y trabajarlos?C.33. Con este tipo de actividades propiciamos la contextualizacin del tema, el estudiante se ve obligado a meditar sobre las implicaciones que ha tenido este estudio en el transcurso de la historia de la humanidad. En primer lugar podemos referirnos a la sustitucin de herramientas y armas de piedra por otras de cobre. 3000 aos antes de nuestra era, los sumerios saban obtener cobre y alearlo con estao para fabricar bronce. Posteriormente, cuando se dispuso de la tecnologa adecuada, el bronce fue sustituido en muchos casos por el hierro. Las flechas y lanzas con puntas de hierro, supusieron una mejora en el rendimiento de la caza. Tambin la invencin del arado de hierro (unos 1000 aos antes de nuestra era), cambi de forma espectacular la agricultura. As mismo, las llantas metlicas colocadas en las ruedas de los carromatos o las simples herraduras de los caballos, dieron lugar a mejoras importantes en los primeros medios de transporte terrestre. Herramientas de hierro como martillos, clavos, sierras, etc., contribuyeron tambin de forma decisiva a la construccin de viviendas. La capacidad de los metales en general para ser moldeados en diferentes formas, permiti la elaboracin de diversos recipientes de gran utilidad en la alimentacin: ollas, platos, cucharas, cacerolas, etc., o la construccin de elementos de proteccin como las armaduras, escudos, cascos, mallas, etc. El descubrimiento de que el hierro poda mejorar muchas de sus propiedades al aadirle una cierta cantidad de carbn vegetal (acero), fue tambin un hito importante en la utilizacin de los metales.

A partir del siglo XVIII el desarrollo de la mquina de vapor y de los motores de explosin, suponen un enorme desarrollo de la industria siderrgica, al tener que fabricar vas de ferrocarril, puentes, trenes, automviles, barcos, monumentos, etc. Otra propiedad general de los metales, como es su capacidad para conducir la corriente en estado slido, permiti ms tarde transportar energa elctrica de unos lugares a otros utilizando largos cables de cobre. Sin ello no hubiera sido posible la electrificacin de ciudades y pueblos. Otros metales muy importantes son los llamados metales preciosos como la plata y el oro, usados desde la antigedad en la fabricacin de joyas y de monedas.

Tampoco podemos olvidar la utilizacin cada vez mayor de ciertos metales que tienen propiedades muy especficas, como los ejemplos que, en orden aleatorio, se citan a continuacin: El aluminio en la construccin de diversos vehculos y en la industria de la construccin en general, por su baja densidad y resistencia a la corrosin. El calcio es un metal que forma parte de los huesos y dientes. La luz emitida por algunos metales, como el sodio y el mercurio, en estado de vapor e incandescentes se utiliza en iluminacin de casa y ciudades. Metales como el cinc, el cadmio y el mercurio, se utilizan en la fabricacin de pilas elctricas. Uno de los usos del plomo, es como barrera frente a radiaciones (as las personas que trabajan con aparatos de rayos X se protegen con delantales y guantes de plomo), etc.

Desde el punto de vista electrnico los tomos de los metales se caracterizan por tener pocos electrones de valencia. Adems dichos electrones tienen mucha facilidad para moverse en el nivel de energa en el que se encuentran (nivel ms externo) lo cual podemos interpretar (en una primera aproximacin) como una consecuencia de que ste se encuentre tan vaco.

Si tomamos como ejemplo el tomo de sodio, podemos plantearnos el problema de cmo explicar la existencia de un cristal de sodio metlico. Si intentamos aplicar el concepto de enlace covalente desarrollado en el punto anterior, nos encontramos con una dificultad: cada tomo de sodio, en su nivel de energa ms externo, slo tiene un electrn por lo que le faltaran 7 ms para completar su octeto.

A.34. Utilice las ideas expuestas sobre los electrones de valencia de los metales para tratar de justificar las uniones entre tomos metlicos de sodio.C.34. En principio podemos pensar en la comparticin de 8 electrones aportados por otros tantos tomos de sodio. Dichos electrones debido a su gran movilidad formaran una especie de nube electrnica comn a 8 cationes Na+ y esto se extendera en las tres direcciones del espacio con todos los restantes tomos del metal. La idea anterior se puede aplicar a cualquier metal que podra entenderse as como una red de iones positivos vibrando en torno a una posicin de equilibrio, en cuyo interior habra una nube colectiva de electrones de valencia con gran libertad de movimientos, la cual actuara como elemento de unin entre los iones positivos. Esta es precisamente una de las caractersticas fundamentales del enlace metlico: la deslocalizacin de los electrones de valencia

A.35. Justifique de acuerdo con el modelo propuesto algunas de las propiedades de los metales.C.35. La conductividad elctrica de los metales puede explicarse debido a la gran movilidad de los electrones de valencia. El hecho de que un cable metlico se caliente cuando conduce la corriente elctrica se debera, segn el modelo propuesto, a las interacciones entre los iones positivos de la red (en continua vibracin) y los electrones que constituyen la corriente, lo cual hace que cuando se disminuye mucho la temperatura de un metal y los iones positivos de la red reducen la amplitud de sus vibraciones, la resistencia al paso de la corriente (desplazamiento de los electrones de valencia de un punto a otro) pueda disminuir de forma muy significativa.

Existen muchos metales para los que la resistencia al paso de la corriente es prcticamente nula por debajo de una temperatura determinada (temperatura crtica). Este fenmeno se llama superconductividad y fue descubierto en 1911 por el fsico holands H. Kamerling Onnes. As, por ejemplo, la temperatura crtica del mercurio es de -268.8C. De hecho se han observado corrientes elctricas en anillos metlicos superconductores que se han mantenido durante aos sin prdidas aparentes. Naturalmente es preciso gastar energa en mantener el anillo a la temperatura adecuada. En la actualidad se est investigando intensamente en la obtencin de materiales que presenten superconductividad a temperaturas ms altas. Una de las lneas de investigacin es trabajar con unos nuevos materiales que tienen xido de cobre en su composicin (cupratos). De momento el rcord se obtuvo en 1993 con una temperatura crtica de -138C

Si se consiguiera fabricar materiales que presentaran el fenmeno de la superconductividad a temperatura ambiente ocurrira una verdadera revolucin ya que se podra transportar la corriente elctrica sin sufrir apenas ninguna prdida de energa, las mquinas elctricas trabajaran ms rpido y sin calentarse con un consumo de energa mucho menor (casi el 15 % de la factura de electricidad proviene de prdidas debidas a la resistencia elctrica), la contaminacin atmosfrica disminuira, se podran crear campos magnticos muy potentes.

A.36. Discute en tu grupo: Por qu un trozo de sal comn es frgil y se puede romper fcilmente cuando se le somete a una fuerza y no ocurre lo mismo con un trozo de metal que se deforma antes de romperse?C.36. El modelo establecido para explicar el enlace metlico tambin es coherente con otras propiedades caractersticas de los metales como, por ejemplo, la posibilidad de deformacin sin que se produzca la rotura del cristal (como ocurre en los slidos inicos) ya que la deformacin del cristal supone nicamente un desplazamiento de los planos de la red que conduce a una nueva situacin que apenas se diferencia en nada de la anterior. En las figuras siguientes se pueden diferenciar de forma simple estos fenmenos:

(Comparacin entre el comportamiento de un slido metlico y otro inico cuando se someten a una fuerza)

Anlogamente el hecho de que los metales sean mucho mejor conductores del calor que materiales como la madera o el corcho blanco, se puede explicar tambin por la facilidad con que en los primeros se pueden mover los electrones de valencia y pueden vibrar los restos atmicos positivos. Todos hemos notado alguna vez lo bien que un metal transmite el calor cuando, por ejemplo, tocamos un objeto metlico que ha estado expuesto un tiempo al sol. La sensacin es muy distinta que si tocamos un objeto de madera (igualmente expuesto) el cual nos parece que est a menor temperatura porque transmite mucho peor el calor a nuestra piel. Es por eso que los metales son muy malos aislantes trmicos.

A.37. Justifica, razonadamente, por qu se ha prohibido el uso de pinturas, crayones y otros materiales que contengan plomo en sus estructuras?

C.37. Con esta actividad tratamos de que la informacin suministrada a los estudiantes no parezca que es solo para aprobar un tema, sino que le ayuda a comprender mejor su entorno, en este caso ser inducido a razonar sobre las caracterstica de este metal y sus enlaces y llegarn a la conclusin de que por la facilidad que tienen estos tomos enlazados para desplazarse sin romper el cristal garantiza su permanencia en los organismos humanos, como en efecto sucede, el plomo se acumula en la sangre produciendo muerte por envenenamiento con plomo.xidos. Se llama as a la combinacin de un elemento metlico con el oxgeno.Ejemplos.

Ca+2 + O-2 ----( CaO Al+32+ O-23 -( Al2O3 Pb+4 + O-22 ---( PbO2

Son reacciones de sntesis o de combinacin directa. Porque se une un elemento ms otro elemento para formar un solo compuesto. Para nombrarlos existen tres formas:

Nomenclatura U.I.Q.P.A. Se escribe primero la palabra xido, luego el nombre del metal y al final utilizando parntesis y dentro de ste el nmero de oxidacin del metal pero con nmeros romanos.

Ejemplos.

Ca+2 + O-2 ----( CaO Al+32+ O-23 -( Al2O3 Pb+4 + O-22 ---( PbO2 xido de calcio (II) xido de aluminio (III) xido de plomo (IV) Nomenclatura moderna. Leyendo la frmula de derecha a izquierda se anota primero el prefijo que indica el nmero de veces que se encuentra el oxgeno, luego la palabra xido, enseguida el prefijo que indica el nmero de veces que se encuentra el metal y al final el nombre del metal.

Ejemplos.

Ca+2 + O-2 ----( CaO Al+32+ O-23 -( Al2O3 Pb+4 + O-22 ---( PbO2 Oxido de calcio trixido de di aluminio dixido de mono plomo. Nomenclatura de ginebra. Se escribe primero la palabra xido, despus el nombre del metal pero con los siguientes prefijos y terminaciones segn los nmeros de oxidacin que tenga dicho metal en la tabla peridica. As el que solo tenga un nmero de oxidacin terminar en ICO, el que tenga dos, el menor terminar en OSO y el mayor en ICO, el que tenga tres y cuatro el menor terminar en OSO y se le antepondr el prefijo HIPO, el segundo, solo terminar en OSO, el tercero solo terminar en ICO, y el cuarto terminar en ICO y se le antepondr el prefijo PER.

Ejemplos.

Ca+2 + O-2 ----( CaO Al+32+ O-23 -( Al2O3 Pb+4 + O-22 ---( PbO2 xido clcico. xido alumnico xido plmbico Cr+2+ O-2 -( CrO V+52 + O-25 ( V2O5 xido hipocromoso xido pervandico Los xidos metlicos tambin se les llama xidos bsicos porque forman bases o hidrxidos.

Anhdridos. Se forman al combinar un elemento no metal electropositivo con el oxgeno. Tambin se llaman xidos cidos porque originan cidos oxicidos.

Ejemplos.

S+6+ O-23 ( SO3 C+4 + O-2 2( CO2 Cl+12+ O-2( Cl2O

Los anhdridos tambin son reacciones de sntesis o combinacin directa. Nomenclatura de ginebra. Se nombran igual que los xidos y la nica diferencia es que la primera palabra es anhdrido por ser no metal y lo dems es idntico. Ejemplos. S+6+ O-23 ( SO3 C+4 + O-2 2( CO2 Cl+12+ O-2( Cl2O Anhdrido sulfrico. Anhdrido carbnico. Anhdrido hipocloroso. Nomenclatura moderna. Es igual que para xidos. Ejemplos. S+6+ O-23 ( SO3 C+4 + O-2 2( CO2 Cl+12+ O-2( Cl2O Trixido de azufre dixido de carbono monxido de dicloro Nomenclatura de U.I.Q.P.A. es la misma que para los xidos. Ejemplos. S+6+ O-23 ( SO3 C+4 + O-2 2( CO2 Cl+12+ O-2( Cl2O xido de azufre (VI) xido de carbono (IV) xido de cloro (I) Hidrxidos. Se forman al combinar un xido mas agua. Ejemplos. CaO + H2O( Ca(OH)2 Al2O3 + H2O ( Al (OH)3 V+2 O-2 + H2O ( V (OH)2 Son reacciones de adicin. Porque se une un compuesto mas otro compuesto para formar un solo compuesto pero mas complejo. Para nombrarlos se escribe primero la palabra hidrxido, enseguida el nombre del metal con las terminaciones y prefijos segn la nomenclatura de Ginebra. Ejemplos. CaO + H2O( Ca (OH)2 Al2O3 + H2O ( Al (OH)3 V+2 O-2 + H2O ( V (OH)2 Hidrxido de calcio hidrxido alumnico hidrxido hipovanadioso cidos oxicidos. Se forman al combinar un anhdrido mas agua.SO3 + H2O ( H2SO4 CO2 + H2O ( H2CO3 Cl2O +H2O ( HClO Para escribir la frmula correcta del cido se anotan primero todos los nmeros de oxidacin de los elementos, tanto del anhdrido como del agua, enseguida para escribir la frmula del cido se anota primero el smbolo del hidrgeno con su nmero de oxidacin +1, luego el smbolo del no metal positivo con el nmero que tiene en el anhdrido, y al final el smbolo del oxgeno con su nmero de oxidacin -2. Enseguida se le anota al hidrgeno como subndice el menor numero que tenga el no metal positivo en la tabla peridica, y al oxgeno se le anota como subndice el resultado de dividir entre dos la suma del subndice del hidrgeno mas el nmero de oxidacin del no metal positivo. Para nombrarlos se sigue le siguiente regla: Se escribe primero la palabra cido, en seguida se escribe la raz del no metal con las terminaciones y prefijos para no metales segn la nomenclatura de ginebra. Ejemplos. SO3 + H2O ( H2SO4 CO2 + H2O ( H2CO3 Cl2O +H2O ( HClO cido sulfrico cido carbnico cido hipocloroso

Estas tambin son ejemplos de reacciones de adicin.

cidos hidrcidos. Se obtienen al combinar el hidrgeno mas un elemento no metal electronegativo cuyo numero de oxidacin no exceder de 3.

Ejemplos.

H2 + S ( H2S H +Cl ( HCl H3 + P ( H3P

Para nombrarlos se escribe primero la palabra cido, en seguida la raz del no metal y se agrega la terminacin hdrico.

Ejemplos.

H2 + S ( H2S H +Cl ( HCl H3 + P ( H3P

cido sulfhdrico cido clorhdrico cido fosfhdrico

Son reacciones de sntesis o de combinacin directa. Porque se une un elemento ms otro elemento para formar un solo compuesto.

Sales oxisales neutras. Se forman al combinar un hidrxido ms un oxicido, obtenindose sal mas agua. Se llaman oxisales porque contienen oxgeno, y son neutras porque se sustituyen todos los hidrgenos del cido.

Ejemplos.

Ca (OH)2 + H2SO4 ( CaSO4 + H2O Al (OH)3 + H2CO3 ( Al2 (CO3)3 + H2O

V (OH)2 + HClO ( V (ClO)2 + H2O

Para nombrarlas se escribe primero la raz del radical del cido, y se le agrega la terminacin ito si el cido terminaba en oso, y se agrega la terminacin ato si el cido terminaba en ico. Y al final el nombre del metal con las terminaciones y prefijos segn su nmero de occidacin en la tabla peridica.

Ejemplos.

Ca (OH)2 + H2SO4 ( CaSO4 + H2O Sulfato de calcio + agua Al (OH)3 + H2CO3 ( Al2 (CO3)3 + H2O carbonato alumnico + agua V (OH)2 + HClO ( V (ClO)2 + H2O Hipoclorito hipovanadioso + agua Estas son ejemplos de reacciones de doble sustitucin o doble desplazamiento. Las sales oxisales tambin se pueden obtener a partir de un metal mas un cido, obtenindose la sal oxisal y liberndose hidrgeno.

Ejemplos.

Ca+ H2SO4 ( CaSO4 + H2 Al + H2CO3 ( Al2 (CO3)3 + H2

Sulfato de calcio + hidrgeno carbonato alumnico + hidrgeno

V + HClO ( V (ClO)2 + H2 Hipoclorito hipovanadioso + hidrgeno

Estos son ejemplos de reacciones de simple sustitucin o simple desplazamiento.

Sales oxisales cidas. Se forman al combinar un hidrxido ms un oxicido, obtenindose sal cida mas agua. Se llaman oxisales cidas porque contienen oxgeno, y son cidas porque se sustituyen parcialmente los hidrgenos del cido por el metal.

Para obtener estas sales se requieren dos condiciones:

1 que el cido tenga por los menos dos hidrgenos y as se pueda hacer la sustitucin parcial de hidrgeno.

2 que el nmero de oxidacin del metal que sustituya al hidrgeno sea menor al total de hidrgenos del cido.

Ejemplos.

Na(OH) + H2SO4 ( NaHSO4 + H2O K (OH) + H2CO3 ( KH (CO3) + H2O

Para nombrarlas se escribe primero la raz del radical del cido, y se le agrega la terminacin ito si el cido terminaba en oso, y se agrega la terminacin ato si el cido terminaba en ico. En seguida se escribe la palabra monocido para indicar que contiene un hidrgeno, y dicido si contiene dos hidrgenos y al final el nombre del metal con las terminaciones y prefijos segn su nmero de occidacin en la tabla peridica.

Ejemplos.

Na(OH) + H2SO4 ( NaHSO4 + H2O K (OH) + H2CO3 ( KH (CO3) + H2O

Sulfato cido de sodio carbonato cido de potasio

Estas son ejemplos de reacciones de doble sustitucin o doble desplazamiento. Las sales oxisales tambin se pueden obtener a partir de un metal mas un cido, obtenindose la sal oxisal y liberndose hidrgeno.

Ejemplos.

Ca+ H2SO4 ( CaSO4 + H2 Al + H2CO3 ( Al2 (CO3)3 + H2

Sulfato de calcio + hidrgeno carbonato alumnico + hidrgeno

V + HClO ( V (ClO)2 + H2 Hipoclorito hipovanadioso + hidrgeno

Estos son ejemplos de reacciones de simple sustitucin o simple desplazamiento.

Las sales oxisales cidas tambin se pueden obtener a partir de un metal mas un cido, obtenindose la sal oxisal cida y liberndose hidrgeno.

Ejemplos.

Li+ H2SO4 ( LiHSO4 + H2 Ag + H2CO3 ( AgH (CO3) + H2

Sulfato cido de litio + hidrgeno carbonato cido de plata + hidrgeno

Estos son ejemplos de reacciones de simple sustitucin o simple desplazamiento.

Sales haloideas o haluros. Se forman al combinar un metal con un no metal electronegativo con nmero de oxidacin mximo 3.

Ejemplos.

Na+1 + Cl-1 ( NaCl Ca+23+ P-32( Ca3P2para nombrarlas se escribe primero la raz del no metal y se agrega la terminacin uro, en seguida se anota el nombre del metal con las terminaciones y prefijos segn su nmero de oxidacin.

Ejemplos.

Na+1 + Cl-1 ( NaCl Ca+23+ P-32( Ca3P2Cloruro sdico o de sodio fosfuro clcico o de calcio

Son reacciones de sntesis o de combinacin directa. Porque se une un elemento ms otro elemento para formar un solo compuesto.

Tambin se pueden obtener al combinar un hidrcido ms un metal.

H2S + Ca ( CaS + H HCl + Na ( NaCl H3P+ V+5 ( V3P5 + H

Sulfuro clcico cloruro de sodio fosfuro pervandico

Estos son ejemplos de reacciones de simple sustitucin o simple desplazamiento.

Las reacciones de descomposicin o anlisis. Son aquellas en que un compuesto es reducido a sus elementos o compuestos mas sencillos.

Ejemplos:

2 H2O( 2H2 + O2 CaCO3 ( CaO + CO2 SO3 ( S +O2

Elabor. Eduardo Trujillo Castillo.

Funciones qumicas inorgnicas

Tomando en consideracin que segn Brandwein (1988), existen ms de |50,000| compuestos qumicos inorgnicos en los que no interviene el carbono, se ha buscado un sistema para agruparlos de acuerdo con sus propiedades qumicas, para darles nombre y reconocerlos.

Se ha dado el nombre de funcin inorgnica al grupo de compuestos similares que presentan un conjunto de propiedades comunes. Las principales funciones qumicas inorgnicas son: funcin xido, funcin anhdrido, funcin hidrxido, funcin cido y funcin sal.

Funcin xido

Cuando se hace reaccionar un metal con el oxgeno, se obtiene un xido:

metal + oxigeno xido metlico

Na + sodio + oxigeno xido de sodio

Nomenclatura

Para formar el nombre del xido se escribe la palabra "xido" seguido de la preposicin "de" y despus el nombre del metal. Si el metal presenta ms de dos valencias, se escribe entre parntesis con nmero romano la valencia del metal con la que est actuando

Ejemplo:

Funcin anhdrido

Cuando se combinan un no metal con el oxieno se obtiene un anhdrido:

Nomenclatura

Para nombrar los anhdridos se escribe la palabra anhdrido, despus el nombre del no metal con el prefijo o la terminacin que le corresponda segn la siguiente tabla de valencias.

Ejemplo:

El cloro que est en el grupo VIIA presenta una valencia negativa (1) y 4 positivas (+1, + 3, + 5, + 7) que son las que puede utilizar para combinarse con el oxgeno que habitualmente tiene valencia (-2):

Funcin hidrxido

Esto se obtiene cuando se combina un xido con agua.

xido + agua hidrxido

Se llama radical al grupo de 2 o ms tomos que funcionan con una sola valencia.

Nomenclatura

Para nombrarlos, se escribe la palabra "hidrxido" la preposicin "de" y el nombre del metal. Si el metal tiene varias valencias, se escribe entre parntesis con nmero romano la valencia con que actu dicho metal.

Ejemplo: el plomo tiene dos valencias por lo que se tiene:

En forma simplificada se pueden formar los hidrxidos combinando directamente el metal con el radical

se cruzan las valencias y queda:

Propiedades de las bases

a) Tienen sabor a leja (jabn).

b) Reaccionan con los cidos produciendo sal y agua con desprendimiento de energa y a la reaccin se denomina Neutralizacin.

c) Causan escozor al contacto con la piel - la sosa custica que se usa en la cocina NaOH o la cal

d) Son untuosos y resbalosos al tacto.

Funcin cido

sta se obtiene cuando se combina un anhdrido con agua.

anhdrido + agua cido (oxicido)

Para escribir la frmula de un cido se escribe primero el nmero total de hidrgenos, el total de elementos no metlicos y por ltimo el total de oxgenos.

Si todos los subndices del compuesto tienen mitad o tercera parte se les saca y se anota la frmula simplificada:

Nomenclatura

Para darles nombre se escribe la palabra "cido", despus el nombre del elemento no metlico con los prefijos y sufijos que correspondan a su valencia (ver tabla). En el ejemplo el nombre del HClO, cido hipocloroso pues el cloro acta con valencia + 1.

Existe tambin otro grupo de cidos, que no contienen oxgeno en su molcula, que se denominan hidrcidos y que se obtienen cuando se combinan elementos no metlicos con hidrgeno que habitualmente presenta valencia de (+1), por lo tanto la valencia por los no metales en este caso ser negativa.

Ejemplo: El mismo cloro tambin forma un hidrcido que es:

se cruzan las valencias y queda:

Propiedades de los cidos

a) Tienen sabor agrio.

b) Reaccionan con las bases a hidrxidos produciendo sal y agua (Neutralizacin).

c) Tienen olor picante intenso.

d) Al contacto con la piel causan ardor.

e) Son muy corrosivos, es decir, degradan los metales formando sales y liberando oxgeno.

Funcin sal

La reaccin qumica por medio de la cual obtenemos las sales se denomina Neutralizacin y como ya lo hemos mencionado es la reaccin entre cido y base o hidrxido:

cido + hidrxido sal + HCl + NaOH NaCl + cido clorhdrico + hidxico de sodio cloruro de sodio + agua

Existen los oxisales (oxicido + base) y las sales haloideas, stas ltimas se obtienen cuando hidrcido es el que se neutraliza con una base.

Ejemplos:

Nomenclatura

Para dar nombre a los oxisales se deben considerar las indicaciones de la tabla que se presenta en la siguiente tabla:

Esta tabla est relacionada con la que se encuentra en la funcin anhdrido. Por lo tanto si el cido como en este caso no lleva prefijo y su terminacin es "ico", se cambia por la terminacin "ato" y el nombre de la oxisal del primer ejemplo es sulfato de magnesio En el caso de las sales haloideas se escribe el nombre del no metal con la terminacin "uro" despus de la preposicin "de" y al final el nombre del metal, llamndose en el caso del segundo ejemplo cloruro de sodio (NaCl).

masa