1. Tabla Peridica, Trasfondo Histrico, Principios, Reglas y Tendencias PeridicasEl Supremo se ocupa de todo, mas an, nos manda a tener amor al prjimo. Cuando nos preocupamos por los dems, damos un aliento de vida, donde Dios se ocupa de organizar el principio y el final de toda condicin humana. Adnani Por: Prof. Mara V. Gonzlez Degr Qumica General 2013-2014 2. Repasito...Periodos y Grupos en la Tabla Peridica 3. Recuerda....Orbitales de los tomos de los elementos 4. Adems ...Divisiones Principales 5. Alternativas de tablas peridicas Las alternativas de tablas peridicas son representaciones de los elementos qumicos significativamente diferentes respecto al sistema peridico tradicional. Se han desarrollado varias de ellas, a menudo por razones puramente didcticas, ya que no todas las correlaciones entre los elementos qumicos son efectivamente representadas en la tabla peridica estndar. Tabla peridica en espiral. Tehodor Benfey, 1960.Tabla centrada en silicio. James Franklin Hyde, 1975. 6. Grupos o Familias de la Tabla Peridica Grupo 1 (I A): los metales alcalinos Grupo 2 (II A): los metales alcalinotrreos. Grupo 3 (III B): familia del Escandio Grupo 4 (IV B): familia del Titanio Grupo 5 (V B): familia del Vanadio Grupo 6 (VI B): familia del Cromo Grupo 7 (VII B): familia del Manganeso Grupo 8 (VIII B): familia del Hierro Grupo 9 (VIII B): familia del Cobalto Grupo 10 (VIII B): familia del Nquel Grupo 11 (I B): familia del Cobre Grupo 12 (II B): familia del Zinc Grupo 13 (III A): los trreos Grupo 14 (IV A): los carbonoideos Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcgenos o anfgenos Grupo 17 (VII A): los halgenos Grupo 18 (VIII A): los gases nobles 7. Clasificaciones Principales 8. Alcalinos Los metales alcalinos son aquellos que estn situados en el grupo 1(excepto el hidrgeno que es un gas). Todos tienen un solo electrn en su nivel energtico ms externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrnica, y baja energa de ionizacin) El litio se utiliza para la sntesis de aluminios, para esmaltar cermica, para producir vidrios y como componente de lubricantes y pilas. En bioqumica es un componente del tejido nervioso y su carencia produce trastornos psiquitricos, como la depresin bipolar. El sodio se utiliza en la industria textil, pues sus sales son blanqueantes. Es componente de algunas gasolinas, jabones (como la soda custica), lmparas de vapor de sodio (que producen una luz amarilla intensa) y puede emplearse como refrigerante en reactores nucleares. A pesar de ser txico al ingerirlo, es un componente fundamental de las clulas. La bomba de sodio-potasio es responsable hasta cierto punto de la smosis El potasio se utiliza para producir jabones, vidrios y fertilizantes. Es vital para la transmisin del impulso nerviosoEl rubidio se utiliza para eliminar gases en sistemas de vaco.El cesio es el principal componente de clulas fotoelctricas.El francio: No hay aplicaciones comerciales para el francio debido a su escasez y a su inestabilidad con una gran efectividad anticorrosin. 9. Alcalinos 10. Alcalintrreos Los metales alcalinotrreos son un grupo de elementos que se encuentran situados en el grupo 2 de la tabla peridica. El nombre de alcalinotrreos proviene del nombre que reciban sus xidos, tierras, que tienen propiedades bsicas (alcalinas). Caractersticas: son ms duros que los metales alcalinos, tienen brillo y son buenos conductores elctricos; menos reactivos que los alcalinos, buenos agentes reductores y forman compuestos inicos. Tienen baja energa de ionizacin. A excepcin del berilio, forman compuestos claramente inicos.Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. La solubilidad de sus compuestos es bastante menor que la de los alcalinos. 11. Alcalinoterreos 12. Terreos El grupo del boro, elementos trreos o boroideos es una serie de elementos que estn situados en el grupo 13 de la tabla peridica. Su nombre proviene de Tierra.Propiedades El boro se diferencia del resto de los elementos del grupo porque es un metaloide, mientras que los dems van aumentando su carcter metlico conforme se desciende en el grupo.Tienen puntos de fusin muy bajos, a excepcin del boro y son blandos.Reacciones No reaccionan con agua, excepto el aluminio, que reacciona en su superficie formando una pelcula que impide que contine la reaccin.2Al(s) + 3 H2O > Al2O3(s) + 3H2(g). 13. Carbonoides El grupo IV de la tabla peridica de los elementos (antiguo grupo IV A), tambin conocido como grupo del carbono o de los carbonoideos son muy conocidos y difundidos, especialmente el carbono, elemento fundamental de la qumica orgnica. A su vez, el silicio es uno de los elementos ms abundantes en la corteza terrestre (28%), y de gran importancia en la sociedad a partir del siglo XX, ya que es el elemento principal de los circuitos integrados. Al bajar en el grupo, estos elementos van teniendo caractersticas cada vez ms metlicas: el carbono es un no metal, el silicio y el germanio son semimetales, y el estao y el plomo son metales.Los elementos del grupo 14 son slidos a temperatura ambiente y todos se encuentran en la naturaleza a excepcin del Ununquadio que fue sintetizado en Rusia en 1999. Estao y plomo son metales conocidos desde la antigedad muy empleados en aleaciones. 14. Nitrogenoides Los elementos del grupo 15 o grupo del nitrgeno son llamados tambin nitrogenoides. El nitrgeno que da nombre al grupo es, en su forma molecular (N2), el componente mayoritario del aire. Son elementos muy reactivos a alta temperatura. El nitrgeno es un gas que forma el 78% del aire. Comercialmente, del nitrgeno gaseoso (N2) se produce amoniaco, que es un componente comn de fertilizantes y limpiadores caseros.El fsforo se conoce en tres estados alotrpicos: el fsforo blanco que es muy venenoso y ocasiona graves quemaduras; el fsforo rojo y el negro. Estos ltimos que son mas estables, se usan para hacer fsforos de seguridad. Las sales de nitrgeno y fsforo son indispensables para la fertilidad de la tierra. Industrialmente sirven para hacer fertilizantes. 15. Nitrogenoides 16. Anfgenos o Calcgenos Conjunto de elementos que pertenecen al antiguo grupo VIA por CAS y como VIB segn la anterior denominacin IUPAC de la tabla peridica. El trmino anfgeno significa formador de cidos y bases. Aunque todos ellos tienen seis electrones de valencia, sus propiedades varan de no metlicas a metlicas, en cierto grado conforme aumenta su nmero atmico. El Oxgeno y el Azufre se utilizan ampliamente en la industria y el Teluro y el Selenio en la fabricacin de semiconductores. 17. HALOGENO Los halgenos (del griego, formador de sales) son los elementos qumicos que forman el grupo 17 (VII A, utilizado anteriormente) de la tabla peridica: flor, cloro, bromo, yodo y astato. En estado natural se encuentran como molculas diatmicas qumicamente activas [X2]. son elementos voltiles, cuyo color se intensifica al aumentar el nmero atmico. 18. Gases nobles o inertesLos gases nobles son un grupo de elementos qumicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatmicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad qumica muy baja. Se sitan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla peridica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), nen (Ne), argn (Ar), kriptn (Kr), xenn (Xe) y el radiactivo radn (Rn). Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teoras modernas de la estructura atmica: a su capa electrnica de electrones valentes se la considera completa, dndoles poca tendencia a participar en reacciones qumicas, por lo que slo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenn reacciona de manera espontnea con el flor (debido a la alta electronegatividad de ste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. Tambin se han aislado algunos compuestos con kriptn. Los puntos de fusin y de ebullicin de cada gas noble estn muy prximos, difiriendo en menos de 10 C; consecuentemente, slo son lquidos en un rango muy pequeo de temperaturas. 19. Gases nobles o inertesLos gases nobles son un grupo de elementos qumicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatmicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad qumica muy baja. Se sitan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla peridica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), nen (Ne), argn (Ar), kriptn (Kr), xenn (Xe) y el radiactivo radn (Rn). Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teoras modernas de la estructura atmica: a su capa electrnica de electrones valentes se la considera completa, dndoles poca tendencia a participar en reacciones qumicas, por lo que slo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenn reacciona de manera espontnea con el flor (debido a la alta electronegatividad de ste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. Tambin se han aislado algunos compuestos con kriptn. Los puntos de fusin y de ebullicin de cada gas noble estn muy prximos, difiriendo en menos de 10 C; consecuentemente, slo son lquidos en un rango muy pequeo de temperaturas. 20. Altropos de Carbono a. diamante b. grafito c.lonsdaleita d.fullereno C60 e.fullereno C540 f.fullereno C70 g. carbono amorfo h. nanotubos de carbono 21. Altropos de Fsforo blancorojonegro 22. Metales de TransicinLos metales de transicin son un conjunto de elementos situados en la parte central del sistema peridico, en el bloque d, cuya principal caracterstica es la inclusin en su configuracin electrnica del orbital d parcialmente lleno de electrones. Esta definicin se puede ampliar considerando como elementos de transicin a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d, esto incluira a zinc, cadmio, y mercurio. 23. Algunos Metales de Transicin 24. Lantanidos La serie de lantnidos es el grupo de elementos qumicos que siguen al lantano en el grupo IIIB de la tabla peridica. Su distincin atmica es que ocupan en subnivel electrnico 4f. En un principio, slo estos elementos con nmeros atmicos 58 a 71 son lantnidos. En un tiempo, el nico uso comercial de las tierras raras era como mezcla de metal, uno de ellos consista principalmente de cerio, lantano, y neodimio. El trmino Contraccin Lantnida se emple al hablar de los elementos de la tercera serie de transicin, ya que estos movimientos tiene ciertos efectos importantes sobre sus propiedades. Consta de una significativa y uniforme disminucin en el tamao de los tomos e iones con el aumento del nmero atmico. 25. ActinidosLos elementos actnidos constituyen un grupo de quince elementos consecutivos en la tabla peridica, estos elementos se encuentran encabezados por el elemento actinio, de smbolo Ac, y numero atmico 89, hasta el laurencio de smbolo Lw, y numero atmico 103. Como grupo son significativamente importantes debido a la radioactividad. A pesar que muchos elementos se los pueden encontrar en la naturaleza, la mayora de los de este grupo, han sido obtenidos artificialmente por el hombre. Entre los elementos mas importantes nombramos al uranio y el plutonio que han sido utilizados en la bomba atmica y que actualmente son usados cada vez con mayor frecuencia con el fin de obtener energa elctrica. 26. Actinidos 27. Elementos esenciales para la vida 28. Radio atmicoEl radio atmico est definido como la mitad de la distancia entre dos ncleos de dos tomos adyacentes. Diferentes propiedades fsicas, densidad, punto de fusin, punto de ebullicin, estn relacionadas con el tamao de los tomos. Identifica la distancia que existe entre el ncleo y el orbital ms externo de un tomo. Por medio del radio atmico, es posible determinar el tamao del tomo. 29. Radio inico El radio inico es, al igual que el radio atmico, la distancia entre el centro del ncleo del tomo y el electrn estable ms alejado del mismo, pero haciendo referencia no al tomo, sino al ion. ste aumenta en la tabla de derecha a izquierda por los periodos y de arriba hacia abajo por los grupos. En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones disminuye la fuerza elctrica de repulsin mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de los mismos entre s y al ncleo positivo del tomo del que resulta un radio inico menor que el atmico. En el caso de los aniones, el fenmeno es el contrario, el exceso de carga elctrica negativa obliga a los electrones a alejarse unos de otros para restablecer el equilibrio de fuerzas elctricas, de modo que el radio inico es mayor que el atmico. 30. Radio Covalente y Radio Metlico Radio Covalente- En qumica, se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos tomos iguales que forman un enlace covalente. Normalmente se expresa en picmetros (pm) o ngstroms (), donde 1 = 100 pm. La suma de dos radios covalentes debera ser la longitud del enlace covalente entre los dos tomos. Sin embargo, esta relacin no se cumple de forma exacta ya que el tamao de un tomo no es constante. Este depende del entorno qumico donde se encuentre.El radio metlico es la mitad de la distancia entre ncleos de tomos "vecinos" en cristales metlicos. 31. Medidas de Radios Atmicos 32. Medidas de los Radios Inicos 33. Electronegatividad La electronegatividad es la medida de la capacidad de un tomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer a los electrones, cuando forma un enlace qumico en una molcula.1 Tambin debemos considerar la distribucin de densidad electrnica alrededor de un tomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. . La electronegatividad de un tomo determinado est afectada fundamentalmente por dos magnitudes: su masa atmica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al ncleo atmico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atmicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el ao 1932, como un desarrollo ms de su teora del enlace de valencia 34. Energa de ionizacin La energa de ionizacin, potencial de ionizacin o EI es la energa necesaria para separar un electrn en su estado fundamental de un tomo, de un elemento en estado gaseoso.1 La reaccin puede expresarse de la siguiente forma: A_(g) + E_A+_(g) + 1 e-. 35. Afinidad electrnicaLa afinidad electrnica (AE) o electroafinidad se define como la energa liberada cuando un tomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mnima energa) captura un electrn y forma un ion mononegativo: X (g) + e--X- (g) + E 36. Resumen de tendencias 37. Aristoteles y los primeros 4 elementosAgua, tierra, aire y fuego 38. Cortan la cabeza, pero no sus memorias al padre de la Qumica Antoine LevosierEn las investigaciones de Lavoisier incluyeron algunos de los primeros experimentos qumicos de estequiometria. Donde demostr que en una reaccin, la cantidad de materia siempre es la misma al final y al comienzo de la reaccin. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de conservacin de la materia. Lavoisier tambin investig la composicin del agua y denomin a sus componentes oxgeno e hidrgeno. Entre los experimentos ms importantes de Lavoisier fue examinar la naturaleza de la combustin, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinacin de una sustancia con oxgeno Tambin revel el papel del oxgeno en la respiracin de los animales y las plantas. En el Tratado elemental de qumica (1789), Lavoisier aclar el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningn mtodo de anlisis qumico conocido, y elabor una teora de la formacin de compuestos a partir de los elementos. Tambin escribi Memoria sobre la combustin (1777) y Consideraciones generales sobre la naturaleza de los cidos (1778). 39. TRIADAS DE DOBEREINER Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) descubri que los elementos con propiedades semejantes pueden estudiarse agrupndolos en ternas o triadas, en las que el primer tomo tiene una masa atmica aproximadamente igual a la media arimtica de las masas atmicas de los otros dos. 40. John Alexandre Reian Newlands 1864(1837-1898) publicaron que si se clasificaran los elementos segn el orden creciente de sus masas atmicas (dejando el hidrgeno), despus de colocar 7 elementos, en el octavo, se repetan las propiedades del primero. Debido a las semejanzas de la distribucin con la escala musical, se la llam Ley de las octavas de Newlands. 41. 1864 42. 1869El qumico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907),dispuso los elementos conocidos (63) en lneas por orden creciente de la masa atmica, de manera que los que tenan igual similaridad qumica (valencia) se hallaban ubicados en una misma hilera vertical. Estos elementos mostraban un gran parecido en sus propiedades. Esta organizacin la denomin: Mendeliev Ley Peridica de los Elementos. En sta, hubo las casillas suficientes para los nuevos elementos a descubrir en el futuro. 43. Julius Lothar Meyer 1870(1830- 1895) construy un grafico de periodicidad del volumen atmico versus la masa atmica,que indic que las relaciones entre propiedades son peridicas con respecto a la masa atmica. 44. 1871 Dimitri Ivanovich Mendeleiev dise un cuadro compuesto por 7 Filas (perodos) y ocho columnas. Al conjunto de elementos en la Fila vertical lo llam familia o grupo por tener propiedades semejantes. A diferencia de la tabla de Newlands, la de Mendeleiev relaciona familias. Mendeleiev preve las propiedades qumicas y fsicas de tres elementos que aos despus seran descubiertos como Escandio, Galio y Germanio. . 45. Henry Moseley En 1913, cre la tabla peridica moderna, organizando a los elementos de forma creciente basandose en los nmeros atmicos. 46. Regla del octeto La regla del octeto, enunciada en 1917 por Gilbert Newton Lewis, dice que la tendencia de los iones de los elementos del sistema peridico es completar sus ltimos niveles de energa con una cantidad de 8 iones que tienen carga negativa, es decir electrones, de tal forma que adquiere una configuracin muy estable. Esta configuracin es semejante a la de un gas noble,1 los elementos ubicados al extremo derecho de la tabla peridica. Los gases nobles son elementos electroqumicamente estables, ya que cumplen con la estructura de Lewis, son inertes, es decir que es muy difcil que reaccionen con algn otro elemento. Esta regla es aplicable para la creacin de enlaces entre los tomos, la naturaleza de estos enlaces determinar el comportamiento y las propiedades de las molculas. Estas propiedades dependern por tanto del tipo de enlace, del nmero de enlaces por tomo, y de las fuerzas intermoleculares. Existen diferentes tipos de enlace qumico, basados todos ellos, como se ha explicado antes en la estabilidad especial de la configuracin electrnica de los gases nobles, tendiendo a rodearse de ocho electrones en su nivel ms externo. Este octeto electrnico puede ser adquirido por un tomo de diferentes maneras:Enlace inicoEnlace covalenteEnlace metlicoEnlaces intermolecularesEnlace coordinado 47. ESTRUCTURAS DE LEWIS La estructura de Lewis, tambin llamada diagrama de punto, modelo de Lewis o representacin de Lewis, es una representacin grfica que muestra los pares de electrones de enlaces entre los tomos de una molcula y los pares de electrones solitarios que puedan existir. Son representaciones adecuadas y sencillas de iones y compuestos, que facilitan el recuento exacto de electrones y constituyen una base importante para predecir estabilidades relativas. 48. Principio de Incertidumbre de Heisengberg (1925) Establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes fsicas sean conocidas con precisin arbitraria. No se puede determinar simultneamente y con precisin arbitraria, ciertos pares de variables fsicas, como son, por ejemplo, la posicin y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posicin de una partcula, menos se conoce su cantidad de movimientos lineales y, por tanto, su velocidad. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1925.Werner Heisenberg 49. Principio de PauliWolfgang Ernest PauliDos electrones en un tomo no pueden tener idntico nmero cuntico. 50. Teoria Cuntica de Planck Avanzando en el desarrollo de esta teora, descubri una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck. La ley de Planck establece que la energa de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiacin multiplicada por la constante universal. Fue premiado con el Nobel y considerado el creador de la teora cuntica. En el ao 1900 un joven cientfico alemn llamado Max Planck rompe con todos los paradigmas de la ciencia, proponiendo que los tomos y las molculas solo podan absorber o emitir energa en cantidades discretas como pequeos paquetes, los cuales denomin Cuantos 51. El Espectro de Luz VisibleCada elemento posee su propio espectro de emisin, como se observa en la figura , ya que la energa esta cuantizada, como plante Max Planck. Por esta razn, si se tienen las lneas espectrales de un elemento desconocido, se puede ver con qu elemento coinciden estas lneas para as poder identificarlo. Estas lneas espectrales equivalen a una huella dactilar en el caso de las personas. 52. Regla de Hund La regla de Hund es un mtodo emprico utilizado para el llenado de orbitales que posea igual energa. As podemos decir que existe un orbital s, tres orbitales tipo p, cinco orbitales atmicos tipo d, y siete tipo f. En ellos se van colocando los electrones con spines paralelos en la medida de lo posible. La partcula analizada ser ms estables ( es decir, tendr menor energa), cuando los electrones se encuentren en modo desapareado, con espines colocados paralelamente, en cambio poseer mayor energa cuando los electrones se encuentren apareados.Friedrich Hund 53. Principio de Aufbau El principio de Aufbau contiene una serie de instrucciones relacionadas a la ubicacin de electrones en los orbitales de un tomo. El modelo, formulado por el fsico Niels Bohr, recibi el nombre de Aufbau (del alemn Aufbauprinzip: principio de construccin) en vez del nombre del cientfico. Tambin se conoce popularmente con el nombre de regla del serrucho o regla de Madelung. Los orbitales se 'llenan' respetando la regla de Hund, que dice que ningn orbital puede tener dos orientaciones del giro del electrn sin antes de que los restantes nmeros cunticos magnticos de la misma subcapa tengan al menos uno. Se comienza con el orbital de menor energa. Primero debe llenarse el orbital 1s (hasta un mximo de dos electrones), esto de acuerdo con el nmero cuntico l. Seguido se llena el orbital 2s (tambin con dos electrones como mximo). 54. Principio de Le' Chatelier 55. Continuara ....Recuerde que: