MODULO DE QUÍMICA 7°

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¿Aumentará la tabla periódica con la octava fila?

La clasificación de los elementos químicos ha sido uno proceso que lleva más de 200 años de historia. Los primeros pasos los dio el científico francés Antoine-Laurent Lavoisier — 1743-1794—, quien los organizó de acuerdo con sus propiedades: elementos no-metálicos formadores de ácidos, metálicos formadores de bases, creadores de sales, etc.

Posteriormente, en 1815 el médico escocés W. Proust estableció los elementos usando la propiedad química conocida como peso atómico, pero cometió el error de considerar que estos pesos solo podían ser números enteros, tomando como patrón el hidrógeno. Por esa época otro científico, Berzelius, demostró que a muchos elementos no le correspondían números enteros, como es el caso del cloro cuyo peso atómico es 35.5.

Unos años después, el químico inglés John Dalton, calculó los pesos atómicos de los 55 elementos que se conocían y publicó su trabajo en 1828. Siguieron más contribuciones de otros científicos hasta 1869, cuando el químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev y el alemán Julios Lothar Meyer, propusieron las primeras tablas periódicas. Ellos tuvieron en cuenta el peso atómico; sin embargo, Mendeleiev lo relacionó con las propiedades químicas, mientras que Meyer lo hizo con las físicas. En 1871, cuando se conocían 63 elementos, ellos presentaron tablas reformadas.

La tabla de Lothar no tuvo acogida porque no solamente era menos completa sino también más complicada, comparándola con la de Mendeleiev, quien revisó varios pesos atómicos y al relacionarlos con las propiedades químicas, descubrió que se producía una periodicidad. Ese hecho orientó al científico para que él dejara espacios en la tabla de posibles elementos que se descubrirían, lo cual se cumplió.

De esa manera se planteó la “ley periódica de los elementos químicos” y se convirtió en el prototipo de tabla, aunque se equivocó al organizar a los elementos con base en su peso atómico. Más adelante —en 1913 — el físico inglés Henry Gwynn Jeffreys Moseley, descubrió que la carga positiva del núcleo de los átomos —protones—, al cual llamó número atómico, constituía una base más

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correcta para clasificar los elementos, corrigiendo la tabla de Mendeleiev y convirtiéndose en la

tabla actual.

La mayoría de los elementos se forman en las estrellas A la fecha se conocen 118 elementos, de ese número hay 90 que son naturales y se dan en cantidades apreciables. Otros 8 son resultado de la desintegración radiactiva de elementos más pesados. Y a medida que se descubran nuevos procesos de desintegración, posiblemente el número de elementos químicos naturales supere la cifra actual de 98. Así que los elementos encontrados en la naturaleza, tienen número atómico que varía desde el 1 para el hidrógeno, hasta el 98 para el californio.

El resto de elementos con números atómicos que van desde el 98 al 118, han sido creados en el laboratorio y se conocen como elementos sintéticos. Aunque también hay elementos naturales, que son los que van desde el 93 al 98: neptunio, plutonio, americio, curio, berquio y californio, que fueron sintetizados artificialmente y aislados en el Laboratorio de Radiación de Berkeley de la universidad de California.

1. explique cómo ha sido el proceso que se ha llevado en cuanto a la conformación de la tabla periódica 2. en que consiste la ley periódica de los elementos químicos 3. porque se dice que la mayoría de elementos químicos se forman de las estrellas

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PROPIEDADES PERIÓDICAS Son propiedades que presentan los elementos químicos y que se repiten secuencialmente en la tabla periódica. Por la colocación en la misma de un elemento, podemos deducir que valores presentan dichas propiedades así como su comportamiento químico.

Una periodicidad de esas propiedades en la tabla nos permite, al conocer estas reglas de variación, cuál va a ser el comportamiento químico de un elemento, ya que dicho comportamiento, depende en gran manera, de sus propiedades periódicas.

Pero se puede hablar del radio de los átomos? Ya has visto que no, de acuerdo con el principio de indeterminación: siempre hay una cierta probabilidad de que el último electrón de un átomo se encuentre fuera de la zona límite del 95%, que es la que se representa habitualmente.

Para disponer de una medida del tamaño de los átomos, se hace la suposición de que cuando se unen dos átomos compartiendo electrones (mediante enlace covalente), son dos esferas que quedan superpuestas en parte. Así, cuando se mide la distancia de enlace entre dos átomos de hidrógeno en la molécula de hidrógeno, ese valor es el doble del radio atómico.

El radio atómico se define como la mitad de la distancia entre dos núcleos del elemento unidos por enlace covalente.

En realidad, un átomo libre es más grande que el mismo átomo unido, ya que sus electrones están más "concentrados" en el espacio cuando están unidos a otro átomo. Por ejemplo, el radio atómico del hidrógeno es de 0,30 angstroms, cuando la distancia a la que es más probable que se encuentre el electrón en el átomo de hidrógeno sin enlazar es de 0,53 angstroms.

Utilizando esté método, el radio atómico del H es de 0,30 angstroms y el del Cl de 0,99. Si el método es coherente, la distancia experimental de enlace en el HCl debe ser de 0,30 + 0,99 = 1,29 angstroms: la coincidencia de valores es prácticamente total, ya que el valor experimental es de 1,27 angstroms.

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De una forma similar se puede definir el radio de los átomos en los metales, a partir de las distancias entre los átomos en las redes metálicas.

Observa la imagen siguiente. ¿Por qué aumenta la secuencia de radios atómicos de Li, Ni, K, Rb y Cs?

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Para tener en cuenta Todos los elementos alcalinos tienen un electrón en la capa más externa, pero en el litio es la segunda, en el sodio la tercera, en el potasio la cuarta, y así sucesivamente. Como la estructura electrónica es la misma pero en una capa cada vez de mayor tamaño (¡aumenta el número cuántico principal n!), el átomo va siendo cada vez más grande. ¿Y qué sucede en los periodos? Fíjate en que el tamaño disminuye al ir de litio a flúor, y de sodio a cloro, de potasio a bromo, etc. El electrón que diferencia un átomo de otro (berilio de litio, magnesio de sodio, etc) se coloca en la misma capa, y para justificar la disminución experimental de tamaño se supone que aumenta la carga nuclear efectiva, con lo que se produce un efecto de contracción de la nube electrónica.

Describa con sus propias palabras el grafico anterior, qu entiende y que puede deducir de este: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

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La atracción de los electrones por el núcleo queda determinada por la carga nuclear efectiva.

Su valor depende de los electrones que hay en las capas internas, completas, y en la última capa.

Hay que tener en cuenta que al ir colocándose los electrones en orbitales de la misma capa, quedan más atraídos que si se colocasen en una capa más externa; es decir, aumenta la carga nuclear efectiva.

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1. Según la Tabla Periódica y en relación a los tamaños atómicos Responda: a) ¿Qué sucede con el radio atómico a medida que se desplaza hacia abajo en el grupo?

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b) ¿Qué pasa cuando se desplaza de izquierda a derecha en los periodos?

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Señale con un color en cada una de las opciones cuál de estos dos elementos tiene mayor radio atómico. a) Ca y Ga

b) Ge y As

c) K y Ni

d) C y Pb

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3. teniendo en cuenta la tabla periódica escriba el radio atómico de los siguientes elementos químicos: - sodio

- calcio

- cloro

- cesio

- selenio

- francio

- bromo

- aluminio

- bario

- fosforo

- lantano

- Argón

LEA LA SIGUIENTE PREGUNTA RELACIONADA CON EL TEMA DE RADIO ATOMICO , JUSTIFIQUE SU RESPUESTA Y EXPLIQUE LAS RAZONES POR LAS QUE LAS OTRAS OPCIONES NO SON LAS INDICADAS La siguiente gráfica muestra el esquema general de la tabla periódica donde las letras A, G, X, D, E, W representan a ciertos elementos.

De acuerdo con lo anterior, el elemento de menor radio atómico sería aquel al que le corresponde la ubicación A. X B. A C. E D. W

JUSTIFICACION:

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La energía de ionización, o también llamada potencial de ionización, es la energía mínima necesaria para arrancar a un átomo en estado gaseoso su electrón más externo (el más débilmente unido a él).

Un átomo con "n" electrones tiene "n" energías o potenciales de ionización pero, en general, cuanto mayor sea la energía de ionización más difícil es separar un electrón.

Influyen tres factores en la energía de ionización:

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a. Número atómico: a mayor número atómico, (más protones), mayor será la energía necesaria para ionizarlo.

-

b. Radio atómico: a mayor distancia la fuerza de atracción entre el núcleo y el e disminuye y, por lo tanto, la energía de ionización disminuirá, ya que será más fácil arrancarlo. c.

Orbitales atómicos completos o semicompletos, ya que dan estabilidad al átomo y por lo tanto costará más arrancarle un electrón.

Por estas tres razones, con algunas excepciones, aumenta a lo largo del Sistema Periódico de la siguiente manera:

En un grupo aumenta hacia arriba debido a que al pasar de un elemento al inferior, contiene una capa más y por lo tanto, los electrones de la capa de valencia, al estar más alejados del núcleo, estarán menos atraídos por él y costará menos energía arrancarlos.

En un mismo período, en general, aumenta a medida que nos desplazamos hacia la derecha, ya que los elementos allí situados tienen tendencia a ganar electrones y por lo tanto costará mucho más arrancarlos que a los de la izquierda que, al tener pocos electrones en la última capa les costará mucho menos perderlos.

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1. Utilizando colores diferentes, dibuje dos (2) flechas sobre un croquis de la tabla periódica

donde indiquen cómo aumenta en los grupos y los periodos la energía de ionización.

2 Organice en orden ascendente (menor a mayor ) las siguientes series de elementos, teniendo en cuenta su energía de ionización. a) Pb, Sn, Si, C

b) Sr, Sn, In, Rb

c) Cu, Au, Ag

d) F, Sn, Ba, As

3 Explique por qué la energía de ionización aumenta de abajo hacia arriba en los grupos. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

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La afinidad electrónica es la cantidad de energía absorbida por un átomo aislado en fase gaseosa para formar un ion con una carga eléctrica de -1. Es el valor cambiado de signo de la variación de entalpía que se produce cuando un átomo en fase gaseosa gana un electrón para formar un ion con carga 1-.

La ganancia del electrón puede ser exotérmica o endotérmica. Por ejemplo, cuando un mol de cloro gaseoso gana un electrón para formar ion cloruro gaseoso se liberan 348 kJ (reacción exotérmica), es decir: Cl (g) + e  Cl -

(g)

 E = - 348 kJ/ mol

Por lo tanto, la afinidad electrónica del cloro es +348 kJ/ mol (3,617 electrón-voltios) Los átomos de los halógenos se caracterizan por poseer valores máximos de afinidad electrónica.

En un grupo, disminuye gradualmente al bajar, ya que el electrón se introduciría cada vez más alejado del núcleo, y por tanto menos atraído por él.

En un periodo, aumenta hacia la derecha, de forma general, pero con bastantes irregularidades, que se explican con las estabilidades de las configuraciones electrónicas conseguidas.

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LEA LA SIGUIENTE PREGUNTA RELACIONADA CON EL TEMA DE AFINIDAD ELECTRONICA , JUSTIFIQUE SU RESPUESTA Y EXPLIQUE LAS RAZONES POR LAS QUE LAS OTRAS OPCIONES NO SON LAS INDICADAS

Un tipo de afinidad electrónica, se da cuando los átomos adquieren una configuración más estable al captar un electrón por lo que predominará la fuerza atractiva. Esto se da por ejemplo en los halógenos que al ganar un electrón adquieren la configuración electrónica de Gas Noble (estable), a este tipo de afinidad se le denomina:

A. afinidad electrónica negativa B. afinidad electrónica positiva C. afinidad electrónica electropositiva D. ninguna de las anteriores

JUSTIFICACION: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

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De un elemento mide la tendencia relativa del átomo a atraer los electrones hacia sí cuando se combina químicamente con otro átomo.

Las electronegatividades de los elementos se expresan en una escala algo arbitraria llamada escala de Pauling. La Electronegatividad es una medida relativa de la fuerza que tiene un átomo para atraer los electrones de un enlace químico, en otros términos, es la capacidad del átomo para atraer electrones de enlace.

Fue descrita por Linus Pauling y sus valores son de mucha utilidad para describir cualitativamente el tipo de enlace químico entre dos o más átomos.

Ejemplo:

Los metales son los menos electronegativos mientras que los no metales son los más electronegativos. Los elementos de mayor electronegatividad son el oxígeno (3,5) y el flúor (4,0) Oficialmente el más electronegativo es el flúor.

Los elementos de menor electronegatividad son el cesio y el francio, ambos tienen 0,7; se considera al cesio el de menor electronegatividad ya que el francio es radioactivo.

La primera escala de electronegatividad, y la de más amplio uso fue desarrollada por el químico estadounidense Linus Pauling (1903 – 1994), quién basó su escala en datos termodinámicos.

El flúor es el elemento más electronegativo, con una electronegatividad de 4. Los mínimos valores de electronegatividad corresponden al cesio y al francio.

Para los elementos representativos, podemos decir que las electronegatividades:

1. aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los períodos 2. aumentan de abajo hacia arriba dentro de los grupos

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LEA LA SIGUIENTE PREGUNTA RELACIONADA CON EL TEMA DE ELECTRONEGATIVIDAD , JUSTIFIQUE SU RESPUESTA Y EXPLIQUE LAS RAZONES POR LAS QUE LAS OTRAS OPCIONES NO SON LAS INDICADAS

JUSTIFICACION: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

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1. Representar un croquis de la tabla periódica e indicar con la ayuda de colores y convenciones como aumenta y disminuye las propiedades periódicas en los grupos y periodos.

2. Ordenar de menor a mayor los elementos dentro de cada grupo, de acuerdo a su electronegatividad (Consulte el valor de electronegatividad en la tabla periódica).

a. Mg, Cs, K, Ni, Rb

c. I, F, Ne, S, As

b. P, F, N, O, Br

d. Ca, Sr, Al, Be, Fe

<------------ELEMENTOS DE MENOR A MAYOR ---------

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Lectura Propiedades periódicas

Unas de las propiedades más conocidas es la energía de ionización donde se llama energía (o potencial) de ionización a la energía necesaria para separar totalmente el electrón más externo del átomo en estado gaseoso, convirtiéndolo en un ion positivo o catión. Como es lógico, cuanto menor sea su valor, tanto más fácil será conseguir que un átomo pierda un electrón. Ya en el sistema periódico, la energía de ionización aumenta dentro de un grupo de abajo hacia arriba, porque cuanto más cerca del núcleo esté el electrón que se quiere separar, más atraído estará por aquel. Esto hace, por ejemplo, que la energía de ionización del Cs, situado al final del segundo grupo, sea 1,4 veces más pequeña que la del Li, situado por el principio de ese mismo grupo (elementos alcalinos).

En un periodo, el análisis de la variación de la energía de ionización es más complicado. En general, podemos decir que aumenta de izquierda a derecha. En resumen, cuanto menor sea la energía de ionización de un elemento, fácilmente podrá perder un electrón y formar un ion positivo. Los elementos más metálicos (que son los situados más a la izquierda y hacia abajo del sistema periódico) son los que más fácilmente formarán iones positivos (son más electropositivos), mientras que los más no metálicos (los situados más arriba y a la derecha del sistema periódico) serán los que menos fácilmente pueden formar iones positivos. Ahora bien con la afinidad electrónica, AE (o electroafinidad), es la energía que libera un átomo en estado gaseoso cuando capta un electrón y se transforma en un ion con carga -1 Si un átomo tiene baja energía de ionización, cede con facilidad un electrón (no tiende a ganarlo); por ello, su afinidad electrónica será baja. Cuando un átomo tiene alta su energía de ionización, no tiene tendencia a perder electrones y sí a ganarlos. La afinidad electrónica varía en el sistema periódico igual que la energía de ionización.

La electronegatividad es una propiedad de los átomos que relaciona las magnitudes anteriores y que tiene un gran interés desde el punto de vista químico.se dice que un elemento es muy electronegativo cuando la energía de ionización y la afinidad electrónica son altas. En general, la electronegatividad varía periódicamente, de forma que los elementos situados más arriba y a la derecha del sistema periódico son los más electronegativos y los situados más hacia abajo y a la

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izquierda son los menos electronegativos. El elemento más electronegativo (menos metálico) es el flúor, seguido del oxígeno y del cloro. El menos electronegativo (más metálico) es el cesio. Los gases nobles son muy inertes, no se habla de electronegatividad de estos elementos .La electronegatividad se define como la tendencia que tienen los átomos para atraer electrones.

Y con el radio atómico. Nos referimos a radio atómico, básicamente planteamos la posibilidad de medir la distancia entre el núcleo de un átomo y la nube de electrones que componen su capa externa. Las técnicas existentes en la actualidad que permiten generar resultados, son por ejemplo la difracción de neutrones, de electrones o de rayos x, en todo caso es necesario recalcar que no es una propiedad fácil de medir, ya que depende entre otras muchas variables de la especie química en la que se encuentre el átomo. También es necesario aclarar que existen dos medidas que se pueden tomar dependiendo el caso, podemos obtener radios atómicos covalentes o metálicos, en el caso de los radios covalentes nos referimos a la distancia entre los núcleos de átomos vecinos en moléculas.

PREGUNTA DE SELECCIÓN MULTIPLE CON UNICA RESPUESTA (TIPO I)

1. En la formación de enlaces químicos, los átomos pueden compartir, robar o ceder electrones de valencia, según la diferencia de electronegatividad de cada elemento. Los átomos que ceden electrones poseen menor electronegatividad, son electropositivos y los que roban electrones poseen mayor electronegatividad son electronegativos. Según la tabla el cloro Cl es un átomo a. b. c. d.

No metálico.

Electropositivo.

Electronegativo.

Neutro.

RESPONDA LAS PREGUNTAS 2 A 4 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La máxima estabilidad para un átomo se consigue cuando este adquiere la configuración de gas noble más próximo. Por ello, cuando le es posible, los átomos captan, ceden o comparten electrones a fin de conseguir su estabilidad. Formando de esta manera los enlaces químicos, que de acuerdo a la diferencia de electronegatividad presentada en los átomos que se enlazan, podemos clasificar los enlaces en iónicos y covalentes.

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Clasificar las siguientes moléculas según su tipo de enlace químico.

2. La molécula de HF (ácido fluorhídrico), presenta enlace a. b. c. d.

Metálico.

Covalente polar.

Iónico.

Covalente apolar

3. Cuando se forman moléculas con átomos iguales como en el caso de las moléculas de oxígeno O2, N2, Cl2 ; estas moléculas presentan enlaces a. b. c. d.

Iónicos.

Metálicos.

Covalentes apolares.

Covalentes polares

4. De las siguientes moléculas cual posee mayor carácter iónico a. b. c. d.

CO. H2O. KF. H2.

RESPONDA LAS PREGUNTAS 5 A 8 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE TABLA

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5. De la información presentada en la tabla sobre la energía de ionización, podemos inferir. Que el grupo de la tabla periódica con mayor energía de ionización corresponde al a. b. c. d.

Grupo IA metales alcalinos.

Grupo IIA metales alcalinotérreos.

Grupo VII o familia de los halógenos.

Grupo VIII o gases nobles.

6. De la información presentada en la tabla sobre la energía de ionización, Los elementos que presentan una menor energía de ionización corresponde a a. b. c. d.

He, Ne y Ar. N, O y Cl. Li, Ni y K. B, C y O.

7. La energía de ionización es la mínima energía necesaria para liberar el electrón más externo de un átomo gaseoso en su estado neutro. Además se sabe que el flúor es el átomo con mayor electronegatividad, que prácticamente forma enlaces químicos con todos los elementos. La energía de ionización del flúor está en el rango de a. b. c. d.

100 a 200 Kcal / mol.

200 a 300 Kcal / mol.

500 a 600 Kcal / mol.

400 a 500 Kcal / mol.

8. De la información presentada en la gráfica sobre la energía de ionización, podemos inferir que a. Los gases como el O2 y el N2, poseen energía de ionización igual a los gases nobles. b. El azufre presenta mayor energía de ionización que el cloro.

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c. Los elementos del grupo IA poseen menor energía de ionización. d. El berilio presenta mayor energía de ionización que el oxígeno.

9. El potencial de ionización hace referencia a: a. b. c. d.

Energía necesaria para arrancarle un electrón.

La configuración electrónica Energía liberada al captar un electrón.

El carácter metálico.

10. Electronegatividad corresponde a medir: a. b. c. d.

La tendencia para atraer electrones.

Energía liberada al captar un electrón.

El carácter metálico.

Energía recibida al captar un electrón.

11. Afinidad electrónica se define como: a. b. c. d.

Energía liberada al captar un electrón.

La tendencia para atraer electrones.

Número de electrones que necesita ganar o perder para el octeto.

Energía necesaria para arrancarle un electrón.

12. Los radios atómicos de los elementos representativos varía de la siguiente forma: a. aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los períodos y aumentan de abajo hacia arriba dentro de los grupos. b. Disminuye a medida que desplazamos de izquierda a derecha y aumenta a medida que bajamos en un grupo del sistema periódico. c. No hay periodicidad. d. aumentando a medida que nos desplazamos de izquierda a derecha y disminuye a medida que bajamos en la tabla periódica.

CONTESTE LAS PREGUNTAS 13 Y 14 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE TABLA

La tabla presenta la electronegatividad de 4 elementos X, J, Y y L

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13. De acuerdo con la información de la tabla, es válido afirmar que el compuesto con mayor carácter iónico es. a. b. c. d.

LX YX JL YJ

14. De acuerdo con la información de la tabla, es válido afirmar que el compuesto de mayor carácter covalente es a. b. c. d.

LY JL YX YJ

15. Radio atómico es: a. Energía liberada al captar un electrón. b. La mitad de la distancia existente entre los centros de dos o más átomos que estén en contacto. c. La tendencia para atraer electrones. d. Número de electrones que necesita ganar o perder para el octeto.

16. Cuál de los siguientes elementos es el más electronegativo: a. b. c. d.

Ca F Ba Cl

17. Cuál de los siguientes elementos tiene mayor radio atómico. a. b. c. d.

Li Cs Ni K

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18. Podemos decir que para los elementos representativos, las electronegatividades se comporta de la siguiente manera: a. aumentan de derecha a izquierda a lo largo de los períodos y aumentan de abajo hacia arriba dentro de los grupos. b. aumentando a medida que nos desplazamos de izquierda a derecha y disminuye a medida que bajamos en la tabla periódica. c. Disminuye a medida que desplazamos de izquierda a derecha y aumenta a medida que bajamos en un grupo del sistema periódico. d. Disminuye a medida que desplazamos de derecha a izquierda y aumenta a medida que bajamos en un grupo del sistema periódico.

19. La energía o potencial de ionización de los elementos representativos varía de la siguiente forma: a. aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los períodos y aumentan de abajo hacia arriba dentro de los grupos. b. Disminuye a medida que desplazamos de izquierda a derecha y aumenta a medida que bajamos en un grupo del sistema periódico. c. Disminuye a medida que desplazamos de derecha a izquierda y aumenta a medida que bajamos en un grupo del sistema periódico. d. aumentando a medida que nos desplazamos de izquierda a derecha y aumenta a medida que bajamos en la tabla periódica.

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