LECCIÓN Nº 03 TABLA PERIÓDICA

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1 LECCIÓN Nº 03 TABLA PERIÓDICA OBJETIVO ESPECÍFICO: Conocer las características estructurales y propiedades de las partículas subatómicas(electrón, protón y neutrón), modelos Reconocer Número atómico y número de masa. Isótopos y abundancia relativa Estudio de configuración electrónica y números cuánticos. III. TABLA PERIODICA 1. Tabla Periódica A medida que se fueron descubriendo y caracterizando más y más elementos, se intentaba al mismo tiempo encontrar si se podían agrupar y clasificar, de acuerdo a su comportamiento químico. Este esfuerzo, dio como resultado la tabla periódica de los elementos. Algunos elementos presentan características muy similares: Litio (Li), Sodio (Na) y Potasio (K) son metales blandos y muy reactivos Helio (He), Neón (Ne) y Argón (Ar) son gases que no reaccionan con otros elementos Al arreglar a todos los elementos en el orden de su número atómico, se observa que sus propiedades físicas y químicas muestran patrón de repetición periódico Como un ejemplo de la naturaleza periódica de los átomos (cuando están ordenados según su número atómico), cada uno de los metales blandos y reactivos que mencionamos arriba, viene inmediatamente después de uno de los gases que no reaccionan. Agrupaciones en la tabla periódica A los elementos que se encuentran en una columna de la tabla periódica se les llama familia o grupo. La manera en que se han etiquetado las familias es medio arbitraria, pero es claro que en la tabla periódica podemos observar varios grupos: Metales (A la izquierda y en medio de la tabla) No metales (Por encima de la diagonal a la derecha y arriba) Metaloides (Los elementos que están en la frontera entre metales y nos metales: Boro(B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Telurio(Te), Astato (At)). Otra manera de clasificarlos es la que emplea las letras A y B con números para (Romanos o arábigos) Grupo Nombre Elementos 1A Metales alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 2A Metales alcalinoterreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 6A Calcogenos (formadores de yeso) O, S, Se, Te, Po 7A Halogenos (formadores de sal) F, Cl, Br, I, At 8A Gases Nobles (o inertes, o raros) He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 26

2 Propiedades periódicas de los elementos La herramienta más importante para organizar y recordar hechos químicos es la tabla periódica Está basada en la naturaleza periódica de las propiedades químicas de los elementos Y también en la naturaleza periódica de las configuraciones electrónicas de estos. Los elementos en la misma columna tienen el mismo número de electrones de valencia. Las similitudes en las propiedades químicas de los elementos, se pueden atribuir a las similitudes en la configuración de los electrones de valencia Los elementos conocidos En la actualidad se conocen 108 elementos de ellos tenemos: 87 elementos son metales 26 elementos radioactivos 16 elementos han sido fabricados por el hombre (radioactivos todos) 11 son gases a presión y temperatura normales 6 son gases nobles monoatómicos 2 elementos son líquidos Algunas propiedades de los metales En general, la mayoría de los metales tienen las propiedades siguientes: Son dúctiles y maleables. Presentan brillo (lustre) Son buenos conductores del calor Son buenos conductores de la electricidad Todos excepto el Hg son sólidos a temperatura ambiente Al hacerlos reaccionar con no metales pierden electrones Algunas propiedades de los no metales 27

3 En general, pueden presentar todos los estados físicos a temperatura y presión normales (STP) Cl2 es un gas, Br2 es líquido, I2 es sólido Son malos conductores del calor Son malos conductores de la electricidad Muchos de ellos existen como moléculas diatómicas Al reaccionar con los elementos metálicos ganan electrones Al reaccionar con elementos no-metálicos comparten electrones Algunas propiedades de los metaloides En general, estos elementos tienen propiedades muy variadas y variables. Es decir dependiendo con quien anden, cambiaran de carácter. Actúan como no metales cuando reaccionan con metales Actúan como metales cuando reaccionan con los no metales Algunos de ellos presentan la propiedad eléctrica de ser semiconductores. Algunas propiedades de los gases nobles En general, estos elementos no reaccionan con casi nadie. Todos son gases monoatómicos en condiciones normales son muy poco reactivos, de hecho He, Ne y Ar no reaccionan con nada El Kr y el Xe reaccionan con O y F y forman algunos compuestos. El Rn es radiactivo. Energía de Ionización: se define como la cantidad mínima de energía que hay que suministrar a un átomo neutro gaseoso y en estado fundamental para arrancarle el e- enlazado con menor fuerza, es decir, mide la fuerza con la que está unido el e- al átomo. Es una energía muy elevada para los gases nobles y es necesaria una mayor cantidad de energía. Las energías de ionización pequeña indican que los e- se arrancan con facilidad. A medida que aumenta n el e- está más lejos del núcleo, la atracción es menor y por lo tanto, la energía de ionización es menor. En el mismo periodo aumenta la carga nuclear y la energía de ionización tiene valores más grandes. Afinidad Electrónica: se define como la variación de energía que tiene lugar cuando un átomo en estado gaseoso adquiere un e-. Cuando el F adquiere un e- se libera energía, es un proceso exotérmico y la afinidad electrónica tiene un valor negativo. Si el valor negativo es alto, estos átomos ganan con facilidad e-. La afinidad electrónica y la energía de ionización varían igual en la tabla periódica. Electronegatividad: mide la tendencia relativa de los átomos a atraer hacia si el par de e- compartido en el enlace con otro átomo. 28

4 La electronegatividad puede expresarse como: PI + AE/2 Varía en la tabla periódica de mismo modo que estos. Este valor es útil para predecir el enlace entre 2 átomos. Dos átomos con electronegatividad similar se unirán con enlace covalente y al revés con enlace iónico. Estado de oxidación: es el nº de e- que tiene que ganar o perder un átomo para adquirir la configuración de gas noble. Radio atómico: la mitad de la distancia entre dos átomos del mismo elemento unidos por enlace covalente. En un grupo aumenta n al añadir más e- a orbitales de mayor tamaño. Al aumentar a carga nuclear y añadir e- al mismo nivel, los más externos son más atraídos y el radio disminuye. Radio iónico: cuando un átomo pierde 1 o + e- formando un ión + hay un exceso de carga nuclear actuando sobre los e- del catión resultante. El núcleo atrae con más fuerza los e- y en consecuencia los cationes son más pequeños que los átomos de los que proceden. Si consideramos dos cationes izo electrónicos por ejemplo el Na+ y el Mg2+ que tienen el mismo nº de e- en idéntica configuración, el Mg2+ es mayor que el Na+ porque su carga nuclear es mayor. Un catión será tanto más pequeño cuanto mayor sea su carga. De la misma forma los aniones son mayores que los átomos de los que proceden. Los radios iónicos son tanto mayor cuanto mayor es la carga. Ejemplo: Un átomo neutro de cierto elemento tiene 15 electrones. Sin consultar la tabla periódica, responda las siguientes preguntas: a) Cuál es la configuración electrónica del elemento en estado basal? B) Cómo debe clasificarse el elemento? C) Los átomos de este elemento son diamagnéticos o paramagnéticos?. Razonamiento y solución: a. De acuerdo con el principio de construcción y conociendo la capacidad máxima de los subniveles s y p, se puede escribir la configuración electrónica del elemento en estado fundamental com. b. Debido a que el subnivel 3p no esta completamente lleno, es un elemento representativo. Con base en la información proporcionada, es difícil precisar si se trata de un metal, un no metal o un metaloide. c. De acuerdo con la regla de Hund, los tres electrones de los orbitales 3p tienen espines paralelos. Como consecuencia, los átomos de este elemento son paramagnéticos, con espines desapareados. (Recuerde que cualquier átomo que tenga un número impar de electrones debe ser paramagnético.) 29

5 CUESTIONARIO DE PREGUNTAS 1) Escribir la estructura electrónica de los siguientes átomos: a) Na b) Si c) Ca d) As e) Au f) Bi g) S h) Ar 4) Escribir la configuración electrónica de los siguientes átomos: a) Cromo b) Azufre c) Uranio d) Oxígeno 5) Cómo se encuentran ordenados los elementos de la tabla periódica? 6) Por qué los GASES ubicados en el extremo derecho de la tabla periódica (Grupo 18), reciben el nombre de INERTES (gases inertes)? 7) Completar la siguiente tabla: Nº de Protones Nº Atómico Nº de Neutrones Nº de Masa Nº de Electrones ISOTOPO P Ne Al Si Ne Cl Cl P 8) Cuál de los siguientes elementos tiene mayor masa molar? A. Argón B. Astato C. Actinio D. Arsénico E. Azufre 9) Otro nombre de la familia II o 2 de elementos es 30

6 A. halógenos B. metales alcalinotérreos C. elementos de transición D. metales alcalinos E. chalcógenos 9) Cuál de los siguientes elementos es un metal alcalinotérreo? A. Manganeso B. Selenio C. Cadmio D. Plomo E. Estroncio 10) Un átomo de tiene: A. 51 protones, 121 neutrones y 51 electrones B. 51 protones, 70 neutrones y 51 electrones C. 70 protones, 51 neutrones y 0 electrones D. 51 protones, 121 neutrones y 0 electrones E. 70 protones, 51 neutrones y 70 electrones 31