Tabla Periódica de los Elementos

Ficha de Trabajo: Tabla Periódica de los Elementos
Química 3° año
Prof. Javier Ponce
Tabla Periódica de los Elementos
Metales, no metales, gases nobles
Una primera clasificación de la tabla es entre Metales, No Metales y Gases Nobles. La mayor parte de los
elementos de la tabla periódica son metales.
Tipos de elementos
1. Los metales los solemos clasificar de la siguiente forma:
•
Metales reactivos. Se denomina así a los elementos de las dos primeras columnas (alcalinos y
alcalinotérreos) al ser los metales más reactivos por regla general.
•
Metales de transición. Son los elementos que se encuentran entre las columnas largas, tenemos los de
transición interna (grupos cortos) y transición externa o tierras raras (lantánidos y actínidos).
•
Otros metales. Son los que se encuentran en el resto de grupos largos. Algunos de ellos tienen propiedades
de no metal en determinadas circunstancias (semimetales o metaloides).
2. Los no metales, algunos de los cuales, los que se encuentran cerca de la línea de separación metal / no metal, tienen
un comportamiento metálico en determinadas circunstancias (semimetales o metaloides).
3. Gases Nobles o gases inertes.
Propiedades de los elementos según su tipo
1.
Propiedades de los metales.
Por regla general los metales tienen las siguientes propiedades:
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Son buenos conductores de la electricidad.
Son buenos conductores del calor.
Son resistentes y duros.
Son brillantes cuando se frotan o al corte.
Son maleables, se convierten con facilidad en láminas muy finas.
Son dúctiles, se transforman con facilidad en hilos finos.
Se producen sonidos característicos (sonido metálico) cuando son golpeados.
Tienen altos puntos de fusión y de ebullición.
Poseen elevadas densidades; es decir, tienen mucha masa para su tamaño: tienen muchos
átomos juntos en un pequeño volumen.
Algunos metales tienen propiedades magnéticas: son atraídos por los imanes.
Pueden formar aleaciones cuando se mezclan diferentes metales. Las aleaciones suman las
propiedades de los metales que se combinan. Así, si un metal es ligero y frágil, mientras que
el otro es pesado y resistente, la combinación de ambos podrías darnos una aleación ligera y
resistente.
Tienen tendencia a formar iones positivos.
Hay algunas excepciones a las propiedades generales enunciadas anteriormente:
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El mercurio es un metal pero es líquido a temperatura ambiente.
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El sodio es metal pero es blando (se raya con facilidad) y flota (baja densidad)
2.
Propiedades de los no metales:
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Son malos conductores de la electricidad.
Son malos conductores del calor.
Son poco resistentes y se desgastan con facilidad.
No reflejan la luz como los metales, no tienen el denominado brillo metálico. Su superficie
no es tan lisa como en los metales.
Son frágiles, se rompen con facilidad.
Tienen baja densidad.
No son atraídos por los imanes.
Tienen tendencia a formar iones negativos.
Hay algunas excepciones a las propiedades generales enunciadas anteriormente:
•
El diamante es un no metal pero presenta una gran dureza.
•
El grafito es un no metal pero conduce la electricidad.
Otros modelos de Tabla periódica de los Elementos
LEY PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Tabla Periódica: los científicos buscan constantemente formas de organizar los hechos para identificar
semejanzas y tendencias entre ellos. La herramienta más significativa para organizar y recordar los hechos
químicos es la Tabla Periódica. Está surgió de la naturaleza periódica de las distribuciones electrónicas. Los
elementos de una misma columna contienen el mismo número de electrones de valencia o electrones de
enlace en su último nivel de energía; la semejanza en sus estructuras electrónicas lleva a muchas similitudes en
sus propiedades.
Propiedades: Electronegatividad, Energía de ionización, Afinidad
Electrónica, Radio Atómico.
Electronegatividad: es la capacidad de un átomo de un elemento de atraer hacia sí los electrones
compartidos de su enlace covalente con un átomo de otro elemento.
En la tabla periódica, la electronegatividad aumenta desde
abajo hacia arriba en los grupos (verticales de la tabla) y de
izquierda a derecha en los períodos (horizontales de la
tabla).
Así, los elementos químicos de menor electronegatividad se
encuentran en la esquina inferior izquierda de la tabla y los
de mayor en la esquina superior derecha, con el valor de
esta propiedad creciendo a través de la tabla periódica a lo
largo de una diagonal como se ve a continuación:
La flecha amarilla representa la tendencia de aumento de la
electronegatividad de los elementos químicos a lo largo de
la tabla periódica.
Energía de ionización: es la cantidad de energía que se necesita para separar el electrón menos
fuertemente unido de un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental (estado energético más bajo). La
entidad en que se transforma el átomo al perder un electrón es un ion gaseoso monopositivo.
Esta definición corresponde a la primera energía de ionización. Se denomina segunda energía de ionización a la
que se necesita para extraer de un ion gaseoso monopositivo el electrón menos fuertemente unido. Las sucesivas
energías de ionización se definen de manera semejante.
Estas energías se determinan por interpretación de los espectros de emisión o de absorción, y a través de
experiencias directas en las que se mide la variación de energía que tiene lugar en el proceso:
M (g) → M+ (g) + e- donde M representa un átomo de cualquier elemento.
Las energías de ionización varían de la misma forma a lo largo
de cada periodo y de cada grupo de la tabla periódica. Dentro de
cada periodo, los metales alcalinos tienen la mínima energía de
ionización, y los gases nobles la máxima. Dentro de cada grupo,
la energía de ionización disminuye a medida que aumenta el
tamaño de los átomos, es decir, al descender en el grupo.
Energía de ionización y número atómico: esta gráfica muestra la
variación de la primera energía de ionización con el número
atómico. Se trata de una variación periódica: en cada grupo, la
energía de ionización disminuye al aumentar el número atómico,
y en cada periodo, los metales alcalinos son los que tienen la
mínima energía de ionización y los gases nobles la máxima.
Afinidad electrónica: es la cantidad de energía que se libera cuando un átomo neutro gaseoso en su estado
energético más bajo (estado fundamental) capta un electrón y se transforma en un ion negativo también gaseoso.
La adición de un electrón a la capa de valencia de un átomo gaseoso en su estado fundamental es un proceso en el
que se desprende energía. La afinidad electrónica o electroafinidad de un átomo es una medida de esta energía.
En general, la afinidad electrónica disminuye al aumentar el radio atómico.
Los halógenos son los elementos químicos con afinidades electrónicas más
elevadas.
La adición de un segundo electrón a un ion mononegativo debe vencer la
repulsión electrostática de éste y requiere un suministro de energía.
A diferencia de la energía de ionización, que se puede determinar
directamente, la afinidad electrónica se calcula casi siempre por vía indirecta.
Radio Atómico: identifica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo de un átomo. Por
medio del radio atómico es posible determinar el tamaño del átomo.
Al recorrer un período de la izquierda a la derecha, el radio atómico disminuye. Con esto, la atracción que el núcleo ejerce
sobre los electrones se torna mayor, lo que
aumenta la afinidad electrónica.
A lo largo de los grupos, el radio atómico
disminuye de abajo hacia arriba y por el mismo
razonamiento, la electroafinidad aumenta en este
sentido.
Los átomos de los halógenos, grupo (17 o VIIA)
tienen grandes valores negativos de afinidad
electrónica. De hecho, esos átomos reciben
electrones con mucha facilidad y los aniones por
ellos formados (F-, Cl-, Br-, I-) tienen
estabilidad muy grande.
En oposición, los átomos de los gases nobles
(grupo 18 o VIIIA) tienen valores positivos de
afinidad electrónica, revelando su dificultad en
recibir electrones y formar aniones.
Tendencia de los Grupos IA, IIA, VIIA Y VIIIA
Hidrógeno H: Aunque lo colocamos por encima de los metales alcalinos, el hidrógeno es un no metal que se
presenta como un gas diatómico incoloro H2 (g), es un elemento único y realmente no corresponde a ninguna
familia, puede formar iones positivos o iones negativos.
Grupo IA: Alcalinos: Li (Litio), Na (Sodio), K (Potasio), Rb (Rubidio), Cs (Cesio), Fr (Francio).
Los metales alcalinos son sólidos metálicos suaves, blandos. Todos ellos tienen propiedades metálicas
características, como el lustre plateado metálico, y alta conductividad térmica y eléctrica. El nombre de alcalino
proviene de una palabra árabe que significa “cenizas”. Algunas propiedades físicas y químicas de los metales
alcalinos: Observe que los elementos tienen densidades que van del Litio (0,53 g/cm3) a el Cesio (1,90 g/cm3) y
punto de fusión bajos del Litio 181 °C a el Cesio 29 °C, y que estas propiedades varían en forma regular con el
número atómico creciente. Los metales alcalinos son los metales más activos químicamente. Por este motivo, los
metales alcalinos no se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente
sales, ej: cloruro de sodio NaCl, sal común, es el soluto más abundante en el agua del mar y el nitrato de potasio
KNO3 es el salitre. Los más abundantes del grupo son Na y K.
Grupo IIA: Alcalinos térreos: Be (Berilio), Mg (Magnesio), Ca (Calcio), Sr (Estroncio), Ba (Bario), Ra (Radio).
Estos metales son algo más duros que los metales alcalinos. Son más densos, más duros y con puntos de fusión
más elevados que los metales alcalinos. Los metales del grupo IIA son menos reactivos que los del grupo IA. Al
igual que los alcalinos, los alcalinos térreos tampoco se encuentran libres en la naturaleza, sino en forma de
compuestos, generalmente sales. El Ca y Mg, en este orden, son los elementos más abundantes del grupo. Por
ejemplo el carbonato de calcio CaCO3, se presenta en varias formas en la naturaleza, cómo caliza, mármol, creta.
Los huesos contienen fosfato de calcio Ca3(PO4). El elemento magnesio también se encuentra en varios silicatos
como el talco, el amianto. El carbonato de magnesio MgCO3 forma parte del mineral dolomita.
Grupo VIIA: Halógenos: F (Flúor), Cl (Cloro), Br (Bromo), I (Yodo), At (Ástato).
Estos elementos son no metales. El nombre de la familia proviene de un vocablo griego que significa
“formadores de sales”. Sus puntos de fusión y de ebullición aumentan al aumentar el número atómico, por ej: el
Flúor pf es -219 °C, el Cl pf -101 °C, Br pf -7,3 °C y I pf 114 °C. El Flúor y el cloro son gases a temperatura
ambiente, en tanto el Bromo es líquido y el Iodo es sólido. Cada elemento consta de moléculas diatómicas: F2,
Cl2, Br2, I2. El gas flúor es de color amarillo pálido, el cloro gaseoso tiene color verde amarillento, el bromo
líquido es café rojizo y el yodo sólido es negro grisáceo. Estas sustancias simples son muy reactivas, siendo el
flúor el más reactivo. El flúor es fuertemente corrosivo; el cloro es un gas asfixiante; el bromo es un líquido de
olor penetrante y su manejo es peligroso, ya que ataca la piel y las mucosas, sus vapores son agresivos para las
vías respiratorias. Todas estas sustancias simples son solubles en agua. El ástato es un elemento radiactivo,
escasísimo y de propiedades pocas conocidas.
Grupo VIIIA: Gases Nobles o inertes: He (Helio), Ne (Neón), Ar (Argón), Kr (Kriptón), Xe (Xenón), Ra (Radón).
El nombre de este grupo se debe a la falta de reactividad química que presentan. Son no metales y se encuentran
en estado gaseoso a temperatura ambiente. Todos son monoatómicos (constan de átomos sencillos y no de
moléculas). Todos los gases inertes tiene sus niveles de energía completos, es decir su configuración electrónica
es estable, son excepcionalmente no reactivos. A medida que bajamos en el grupo aumenta su punto de
ebullición y su densidad. Los gases inertes se encuentran libres en nuestra atmósfera, ya que no forman
compuestos. Son muy escasos, si bien el helio es muy abundante en las estrellas.
Nota* Reactividad Química: propiedad de reaccionar formando otras sustancias.
* Inercia Química: dificultad para reaccionar.
Grupo 11 o VI B: Los Metales Nobles o de acuñación: El grupo 11 de la tabla periódica lo comprenden los
elementos cobre (Cu), plata (Ag) oro (Au).Estos tres metales son denominados "metales de acuñar", aunque no
es un nombre recomendado por la IUPAC.
Son relativamente inertes y difíciles de corroer. De hecho los tres existen en forma de elemento
en la corteza terrestre y no se disuelven en ácidos no oxidantes y en ausencia de oxígeno. Se han
empleando ampliamente en la acuñación de monedas, y de esta aplicación proviene el nombre
de metales de acuñar. El cobre y el oro son de los pocos metales que presentan color.
Aparte de sus aplicaciones monetarias o decorativas, tienen otras muchas aplicaciones
industriales debido a algunas de sus excelentes propiedades. Son muy buenos conductores de la
electricidad (los más conductores de todos los metales son la plata, el cobre y el oro, en este
orden). La plata también es el elemento que presenta una mayor conductividad térmica y mayor
reflectancia de la luz. Además, la plata tiene la poco común propiedad de que la capa que se
forma al oxidarse sigue siendo conductora de la electricidad.
El cobre también se emplea ampliamente en cables eléctricos y en electrónica. A veces se
emplean contactos de oro en equipos de precisión. En ocasiones también se emplea la plata en
estas aplicaciones, y también en fotografía, agricultura (sobre todo el cobre en formulaciones de
fungicidas), medicamentos, equipos de sonido y aplicaciones científicas.
Estos metales son bastante blandos y no soportan bien el uso diario de las monedas,
desgastándose con el tiempo. Por esto deben ser aleados con otros metales para conseguir
monedas más duraderas, más duras y más resistentes al desgaste.