Tabla periodica

UNIDAD 2 : TABLA PERIODICA

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS  Los científicos a comienzos del siglo XIX, han  





agrupado los elementos químicos en tablas, ordenadas en función de sus propiedades.

Primeras clasificaciones: Los científicos ven la necesidad de clasificar los elementos de manera que permita su estudio más sistematizado; tomaron como base las similitudes químicas y físicas de los elementos, Algunos de los científicos que consolidaron la actual ley periódica son:

Johan W. Dobereiner  Este químico alemán, en 1817 Hace su clasificación:

existen ciertos grupos de tres elementos con propiedades químicas similares, los llamó triadas.

Triadas de Döbereiner Litio

LiCl LiOH

Calcio

CaCl2 CaSO4

Azufre

H2S SO2

Sodio

NaCl NaOH

Estroncio

SrCl2 SrSO4

Selenio

H2Se SeO2

Potasio

KCl KOH

Bario

BaCl2 BaSO4

Telurio

H2Te TeO2

 Posteriormente 1827 señaló la existencia de otros grupos

de tres elementos en los que se daba la misma relación: cloro, bromo y yodo

 En 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos.  Intentó relacionar las propiedades químicas de estos

elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos  Döbereiner explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la triada Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos de los extremos son respectivamente 36, 80 y 127; si sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente 80

John Newlands

 Organiza los elementos en grupos de ocho, en

orden ascendente de sus pesos atómicos y encuentra que en cada octavo elemento existía repetición o similitud entre las propiedades químicas de algunos de ellos, las octavas Li 6,9

Be 9,0

B 10,8

C 12,0

N 14,0

O 16,0

F 19,0

Na 23,0

Mg 24,3

Al 27,0

Si 28,1

P 31,0

S 32,1

Cl 35,5

K 39,0

Ca 40,0

Las Octavas ď‚— Esta ley mostraba un cierto ordenamiento de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sĂ­ y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.

Periodos

grupos

Li 6,9

Be 9,0

B 10,8

C 12,0

N 14,0

O 16,0

F 19,0

Na 23,0

Mg 24,3

Al 27,0

Si 28,1

P 31,0

S 32,1

Cl 35,5

K 39,0

Ca 40,0

Octavas El nombre se basa en la intención

de Newlands de relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas

 Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, este ordenamiento no fue apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23 años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más alta condecoración, la medalla Davy.

Li 6,9

Be 9,0

B C N O F 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0

Na Mg Al Si P S Cl 23,0 24,3 27,0 28,1 31,0 32,1 35,5

K Ca 39,0 40,0

Dimitri Mendeleev y Lothar Meyer  La clasificación de los elementos la llevaron





a cabo de acuerdo con los criterios siguientes: Colocaron los elementos por orden creciente de sus masas o pesos atómicos.

Situaron en el mismo grupo elementos que tenían propiedades comunes como la valencia.

Dimitri Mendeleev y Lothar Meyer

ď‚—En 1869, clasificaron a los elementos

distribuyĂŠndolos en ocho grupos, de tal manera que aquellos elementos de propiedades similares quedaban ubicados en el mismo grupo y dejaron espacio para elementos que no habĂ­an sido descubiertos.

La tabla periódica de Mendeleeve y Meyer  Incluyo 66 elementos, pero en 1900 ya se

habían descubierto 30 elementos más, los cuales los incluyeron en los espacios vacíos, a pesar de que esta tabla periódica tuvo éxito, sus primeras versiones presentaron ciertas incongruencias, posteriormente se agregaron los gases nobles y los elementos radioactivos; por lo cual surgió el problema de las irregularidades que existían para respetar el-

criterio de ordenamiento por peso atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas similares. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio-yodo, argon-potasio y cobalto-níquel, ya que al comparar los pesos atómicos de los elementos de cada pareja se observa que dichos pesos atómicos disminuyen, por lo tanto se hace necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes.

Tabla periódica actual  En 1913 Henry Moseley basándose en experimentos con rayos x

determinó los números atómicos de los elementos y con éstos creó una nueva organización para los elementos descubiertos, basada en la actual “Ley periódica”.  Esta ley establece que: "Las propiedades químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos"  Esto significa que cuando se ordenan los elementos en forma ascendente de sus números atómicos, aparecen grupos de ellos con propiedades químicas similares y propiedades físicas que varían periódicamente.

Estructura de la tabla peri贸dica La tabla peri贸dica consta de 7 filas horizontales llamadas periodos, numerados del 1 al 7

y de 18 columnas verticales llamadas grupos o familias, numerados, seg煤n la IUPAC del 1 al 18

Estructura de la tabla periódica  Periodos: Serie de elementos ordenados en forma horizontal, donde sus propiedades químicas cambian progresivamente.  En los periodos: los elementos están ubicados en orden creciente de su número atómico, de modo que cada elemento se diferencia del anterior por un electrón, denominado electrón diferenciante

 El número de elementos en los períodos, coincide con el número de electrones en los niveles de energía, así.

Período

1° 2° 3° 4° 5° 6° 7°

Nº de elementos 2 8 8 18 18 32 32

Elementos

Periodo corto Periodo corto Periodo corto Periodo largo Periodo largo Periodo largo Periodo largo

H, He Li al Ne Na al Ar K al Kr Rb al Xe Cs al Rn Fr al Uo

Periodos cortos

P largos

Grupos o familias: Serie de elementos ordenados en forma vertical, cuyas propiedades químicas son similares, ya que presentan la misma configuración de la capa externa. Estos grupos reciben nombres particulares así:

Grupo

Nombre

1 2 13 14

Alcalinos Alcalino térreos Térreos ó familia del boro Carbonoides o flia. del carbono Nitrogenoides o flia.del nitrógeno Anfígenos o flia del oxigeno Halógenos Gases nobles

15 16 17 18

Capa de valencia generalizada 1 ns 2 ns 2 1 ns np 2 2 ns np 2

3

2

4

ns np

ns np 2 5 ns np 2 6 ns np

Grupo 3: Familia del escandio Grupo 4: Familia del titanio Grupo 5: Familia del vanadio Grupo 6: Familia del cromo Grupo 7: Familia del manganeso Grupo 8: Familia del hierro Grupo 9: Familia del cobalto Grupo 10: Familia del níquel Grupo 11: Familia del cobre Grupo 12: Familia del zinc

Capa de valencia: Es la capa mas externa de un elemento donde se encuentran los electrones de valencia Electrones de valencia: Son los electrones mas externos de un elemento, los cuales participan en las reacciones qu铆micas Capa de valencia de los elementos representativos Ejemplo:1

Grupo 1 1H:

1s

3Li:

2

1s , 2s

11Na: 19K:

1 1

2

2

6

1s , 2s 2p , 3s 2

2

6

2

1 6

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s

1

Los elementos anteriores poseen 1 electr贸n de valencia y la 1 generalizaci贸n de la capa de valencia para dicho grupo es: ns

Ejemplo:2 Grupo 2 4Be:

2

1s , 2s

12Mg: 20Ca: 38Sr:

2

2

2

6

1s , 2s 2p ,3s 2

2

6

2

2

6

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 2

2

6

2

6

2

2

10

6

2

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p , 5s Los elementos anteriores poseen 2 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la capa de valencia para 2 dicho grupo es: ns

3. Grupo 13 5B:

2

2

1s , 2s 2p

13Al:

1

2

2

6

2

1

2

2

6

2

6

1s , 2s 2p , 3s 3p

31Ga:

2

10

1

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p Los elementos anteriores poseen 3 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la capa de valencia para dicho grupo es: ns2np1 4. Grupo 14 6C:

2

2

1s , 2s 2p

14Si:

2

2

2 6

2

1s , 2s 2p , 3s 3p

32Ge:

2

2

6

2

2

6

2

10

2

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p Los elementos anteriores poseen 4 electrones de valencia y la 2 2 generalizaci贸n de la capa de valencia para dicho grupo es: ns np

5. Grupo 15 2

2

3

2

2

6

7N:

1s , 2s 2p

15P:

1s , 2s 2p , 3s 3p

2

3

51Sb:

Los elementos anteriores poseen 5 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la 2 3 capa de valencia para dicho grupo es: ns np 6. Grupo 16 2

2

4

2

2

6

8O:

1s , 2s 2p

16S:

1s , 2s 2p , 3s 3p

2

4

34Se:

52Te:

Los elementos anteriores poseen 6 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la 2 4 capa de valencia para dicho grupo es: ns np

7. Grupo 17 9F:

2

2

5

1s , 2s 2p

17Cl:

2

2

6

2

5

1s , 2s 2p , 3s 3p

35Br: 53I:

Los elementos anteriores poseen 7 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la 2 5 capa de valencia para dicho grupo es: ns np 8. Grupo 18 2

2

6

2

2

6

10Ne:

1s , 2s 2p

18Ar:

1s , 2s 2p , 3s 3p

2

6

36Kr:

54Xe:

Los elementos anteriores poseen 8 electrones de valencia y la generalizaci贸n de la 2 6 capa de valencia para dicho grupo es: ns np

Capa de valencia para algunos elementos de transicion

1. Grupo 3 21Sc:

39Y:

2

2

6

2

6

2

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 2

2

6

2

6

2

1

10

6

2

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p , 5s 4d

1

57La: 2

1

La generalizaci贸n de la capa de valencia para el grupo 3 es: ns (n-1)d 2. Grupo 4 2

2

6

2

6

2

2

2

2

6

2

6

2

10

22Ti:

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d

40Zr:

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p , 5s 4d

6

2

2

72Hf:

2

2

La generalizaci贸n de la capa de valencia para el grupo 4 es: ns (n-1)d

3. Grupo 5 23V:

2

2

6

2

6

2

3

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d

41Nb:

2

2

6

2

6

2

10

6

2

3

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p , 5s 4d

73Ta: 2

3

La generalizaci贸n de la capa de valencia para el grupo 5 es: ns (n-1)d 4. Grupo 7 25Mn:

2

2

6

2

6

2

5

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d

75Re: 2

5

La generalizaci贸n de la capa de valencia para el grupo 7 es: ns (n-1)d 5. Grupo 12 2

2

6

2

6

2

10

2

2

6

2

6

2

10

30Zn:

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d

48Cd:

1s , 2s 2p , 3s 3p , 4s 3d 4p , 5s 4d

6

2

10

80Hg: 2

La generalizaci贸n de la capa de valencia para el grupo 12 es: ns

Clasificación de los elementos 

Electrón diferenciante: Es el último electrón de un átomo que lo hace diferente a otro

   

1. De acuerdo a su electrón diferenciante: a) Representativo b) Transición c) Transición interna o tierra rara

 2. De acuerdo a sus propiedades:

 a) metales,  b) no metales y  c) semimetales

Clasificación de los elementos a) Representativo: Son aquellos elementos que su último electrón se encuentra en “ ” “ ” subniveles tipo s (grupos 1,2) o p (grupos del 13 al 18) b) Transición: Son aquellos elementos que su último electrón se encuentra en “ ” subniveles tipo d (grupos del 3 al 12) c) Transición interna o tierra rara: Son aquellos elementos que su último electrón se encuentra en subniveles tipo f (lantánidos, actínidos) Transición Representativos

Representativos

Transición interna

Clasificaci贸n de los elementos

Clasificación de los elementos a) Metales: serie de elementos ubicados a la izquierda de la tabla periódica, se caracterizan por perder electrones y formar iones positivos ó cationes es decir, se cargan positivamente.

Las características de los metales son: -Conducen con facilidad el calor y la electricidad.

-Presentan brillo metálico

-Generalmente pueden ser laminados o estirados formando alambres, propiedades que se conocen como maleabilidad y ductilidad.

-Por lo regular a temperatura ambiente son sólidos excepto Hg, Ga, Cs y Fr. -Al combinarse con no metales ceden electrones por lo que adquieren cargas positivas (cationes).

b) No metales: serie de elementos ubicados a la derecha de la tabla periódica, se caracterizan por ganar electrones y formar iones negativos es decir, se cargan negativamente

Los no metales presentan las siguientes características: Son malos conductores del calor y la electricidad.

No son maleables ni dúctiles.

Aceptan o ganan electrones al combinarse con los metales adquiriendo así cargas negativas (aniones).

c) Semimetales 贸 metaloides: serie de elementos ubicados a ambos lados de la l铆nea quebrada, se caracterizan por presentar propiedades de metales y no metales

Series isoelectrónicas  Son especies químicas que tienen el mismo numero de  

     

electrones en sus configuraciones electrónicas Ejemplos: 1. 2El 2neón6 (Ne) posee la siguiente configuración electrónica: 1s 2s 2p las siguientes especias químicas tienen la misma configuración electrónicas del elemento neón: 1+ 2 2 6 Na : 1s 2s 2p 12 2 6 F : 1s 2s 2p 22 2 6 O : 1s 2s 2p 2+ 2 2 6 Mg : 1s 2s 2p Por tanto todos ellos forman una serie isoelectrónica

Series isoelectrónicas  2. El argón (Ar) posee la siguiente configuración 2 2 6 2 6 electrónica: 1s 2s 2p 3s 3p , por lo tanto la serie isoelectrónica de dicho elemento son: 

  



1-

Cl : 1+ K : 2S : 2+ Ca :

2

2

6

2

6

1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 6 1s 2s 2p 3s 3p

Propiedades periódicas:  Son propiedades de los elementos que varían regularmente en función de su configuración electrónica, esto es, de su posición en la tabla periódica.  Por eso se denominan propiedades atómicas periódicas.

 Algunas propiedades periódicas importantes:  Radio atómico  Radio iónico

 Energía de ionización  Electronegatividad

Afinidad electrónica Carácter metálico y no metálico

Radio atómico:  Medida del tamaño del átomo.  Definición: mitad de la distancia existente entre los núcleos de

dos átomos de la misma molécula  Considerando una molécula diatómica como el Cl2, Se asume que

el radio de un átomo de Cl es la mitad de la distancia experimentalmente determinada entre los centros de los dos átomos Átomo de cloro.

Las unidades del radio atómico pueden ser: amstrong ó picómetros (pm),

1 = 1x10-8 cm 1

= 1x10-10 m

1pm = 1x10-12 m

a) átomos (Na)

b) molécula (Cl2)

Variaci贸n del radio at贸mico en grupos y periodos:

aumenta +

+

aumenta

Radio iónico  Es el radio que tiene un átomo cuando ha perdido o ganado electrones.  El átomo adquiere la estructura electrónica del gas noble más cercano.

 Existen dos casos:  1. Que el elemento gane electrones  2. Que el elemento pierda electrones

El elemento gana electrones La ganancia de electrones por un átomo no metálico es acompañada por un aumento de tamaño y se transforma en un anión ó ión negativo

El elemento gana electrones  Ejemplo: los halógenos o grupo (17),  Configuración electrónica en el último nivel: ns2np5  pueden aceptar un electrón en np5 para adquirir la

configuración electrónica de un gas noble, ns2np6  El elemento gana estabilidad y se transforma en un anión (ión con carga negativa)  los radios de estos iónes con carga negativa (aniones) son mas grandes que los radios atómicos neutros de los cuales se derivan,  Porque son mas grandes?. debido a que la carga nuclear es constante en ambos casos, mientras que el número de electrones del ión es mayor. Esto produce un aumento de la repulsión electrónica y una disminución de la atracción por el núcleo y por tanto se produce un aumento de tamaño. radio atómico radio del anión

El elemento pierde electrones  La pérdida de electrones por un átomo metálico aislado implica una disminución de su tamaño.  Generalmente se pierden los electrones de valencia y el elemento se transforma en un catión.  ejemplo, los metales alcalinotérreos (grupo 2) su Configuración electrónica en su último nivel: ns2. Cuando pierden estos dos electrones externos adquieren la configuración electrónica del gas noble que les precede en la tabla periódica, aumentando su estabilidad y transformándose en un catión con dos cargas positivas (Mg+2, Ca+2,, Ba+2, etc.).

Radio iónico y radio atómico  Los radios de los

iones con carga positiva (cationes) son más pequeños que los radios atómicos neutros de los cuales se derivan

Radio iónico radio atómico

Comparaci贸n entre el radio at贸mico y radio i贸nico

Energía de ionización: (EI)  Energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso neutro de su nivel externo y convertirse en un ión positivo E: es la energia de ionización  A°(g) + E → A+(g) + e Las unidades en que se expresa la (EI) son: Kcal, Cal, kJ

Variaci贸n de la energ铆a de ionizaci贸n en grupos y periodos

+

+

Afinidad electrónica  Energía que se libera o absorbe cuando un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, capta o gana un electrón y se convierte en un ión negativo.  Variación de la afinidad electrónica en grupos y periodos:

+

+

Electronegatividad: EN  Tendencia que poseen ciertos elementos en atraer electrones cuando se combina con otro átomo para formar un enlace químico

+

EN se incrementa

+

● Carácter metálico y no metálico  Carácter metálico: capacidad que poseen algunos elementos en perder electrones y formar iones positivos o cationes  Carácter no metálico: capacidad que poseen algunos elementos en ganar electrones y formar iones negativos o aniones