TABLA PERIÓDICA Y NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA AUTORES CAMILO ANDRÉS MOSQUERA ARIAS EVA SANDRITH OROZCO SERRANO IVANA KARINA MORALES PALOMINO LICETH TATIANA CABALLERO DONADO LORAINE MISHEL MOLINA SUÁREZ INSTRUCTOR ING. RAUL BERMUDEZ UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLOGIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA EXPEDIDO A LOS 9 DÍAS DEL MES DE JUNIO DEL 2023 INTRODUCCIÓN La tabla periódica y la nomenclatura química inorgánica son dos herramientas fundamentales en el estudio de la química. La tabla periódica es una representación sistemática de los elementos químicos, dispuestos en filas y columnas según sus propiedades físicas y químicas. Fue desarrollado para organizar y clasificar los elementos de acuerdo con sus características comunes y proporcionar una base para comprender la estructura y el comportamiento de la materia. La tabla periódica está compuesta por 118 elementos conocidos hasta la fecha de hoy, cada uno identificado por un símbolo químico único. Estos elementos se agrupan en filas horizontales llamadas períodos y columnas verticales conocidas como grupos o familias. Cada elemento en la tabla periódica tiene un número atómico que indica la cantidad de protones en su núcleo y determina su identidad química. La nomenclatura química inorgánica, por otro lado, es un conjunto de reglas y convenciones utilizadas para nombrar y representar compuestos químicos inorgánicos. Estos compuestos son sustancias que no contienen carbono y se dividen en varias categorías, como óxidos, hidróxidos, ácidos, sales y muchos otros. La nomenclatura química inorgánica se basa en sistemas de nomenclatura establecidos y aceptados internacionalmente. Estos sistemas requieren una forma estandarizada de nombrar los compuestos, lo que facilita la comunicación y comprensión entre los científicos y los estudiantes de química. Al seguir las reglas de la nomenclatura química inorgánica, es posible nombrar y escribir fórmulas químicas para una amplia gama de compuestos inorgánicos. Estas reglas tienen en cuenta los diferentes elementos presentes en el compuesto, su estado de oxidación y otras características importantes. En resumen, la tabla periódica y la nomenclatura química inorgánica son dos aspectos esenciales de la química. La tabla periódica organiza los elementos de acuerdo con sus propiedades, mientras que la nomenclatura química inorgánica proporciona una forma estandarizada de nombrar y representar compuestos químicos inorgánicos. Ambas herramientas son fundamentales para comprender y comunicar los principios y conceptos de la química. OBJETIVO GENERAL Comprender la estructura y organización de la tabla periódica, dominar los principios y reglas de la nomenclatura química inorgánica. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Analizar y comprender las tendencias periódicas en las organizaciones y estructuras de la tabla periódica y las propiedades de los elementos. • Estudiar y aplicar las reglas y convenciones de la nomenclatura química inorgánica para nombrar y representar de manera precisa y consistente los compuestos inorgánicos. • Conocer y comprender los diferentes sistemas de nomenclatura en química inorgánica como la nomenclatura tradicional, la nomenclatura de inventario y la nomenclatura IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). ¿QUÉ ES LA TABLA PERIÓDICA? La tabla periódica es un cuadro que presenta todos los elementos químicos que existen y que son conocidos por el hombre y tiene como objetivo organizar, distribuir, clasificar y estructurar cada elemento químico según sus propiedades. Esto le permite ver las similitudes entre diferentes elementos y ver qué sucede con las diferentes asociaciones entre ellos. También es una herramienta importante en química, biología y otras ciencias naturales, y se ha actualizado a lo largo de los años a medida que aprendemos más sobre las propiedades de la materia y las relaciones entre los elementos. Esta fue diseñada por el químico ruso Dmitri Mendeléiev en 1869 y es considerado por muchos como el descubrimiento más importante de la química. Y es que esta compleja ordenación de los elementos permitió predecir el descubrimiento de nuevos elementos y permitió realizar HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA. Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo, al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros días. Cronología de las diferentes clasificaciones de los elementos químicos Döbereiner Este químico alcanzó a elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos elementos y sus propiedades en 1817. Él destaca la existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que él denomina “tríadas”. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. Pone en evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente. Chancourtois y Newlands En 1862 Chancourtois, geólogo francés, pone en evidencia una cierta periodicidad entre los elementos de la tabla. En 1864 Chancourtois y Newlands, químico inglés, anuncian la Ley de las octavas: las propiedades se repiten cada ocho elementos. Pero esta ley no puede aplicarse a los elementos más allá del Calcio. Esta clasificación es por lo tanto insuficiente, pero la tabla periódica comienza a ser diseñada. Meyer En 1869, Meyer, químico alemán, pone en evidencia una cierta periodicidad en el volumen atómico. Los elementos similares tienen un volumen atómico similar en relación con los otros elementos. Los metales alcalinos tienen por ejemplo un volumen atómico importante. Mendeleïev En 1869, Mendeleïev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos. Él se dio cuenta de que clasificando los elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades de los elementos. La primera tabla contenía 63 elementos. Esta tabla fue diseñada de manera que hiciera aparecer la periodicidad de los elementos. De esta manera los elementos son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia”. Para poder aplicar la ley que él creía cierta, tuvo que dejar ciertos huecos vacíos. Él estaba convencido de que un día esos lugares vacíos que correspondían a las masas atómicas 45, 68, 70 y 180, no lo estarían más, y los descubrimientos futuros confirmaron esta convinción. Él consiguió además prever las propiedades químicas de tres de los elementos que faltaban a partir de las propiedades de los cuatro elementos vecinos. Entre 1875 y 1886, estos tres elementos: galio, escandio y germanio, fueron descubiertos y ellos poseían las propiedades predecidas. Sin embargo, aunque la clasificación de Mendeleïev marca un claro progreso, contiene ciertas anomalías debidas a errores de determinación de masa atómica de la época. Tabla periódica moderna. La tabla de Mendeleïev condujo a la tabla periódica actualmente utilizada.Un grupo de la tabla periódica es una columna vertical de la tabla. Hay 18 grupos en la tabla estándar. El hecho de que la mayoría de estos grupos correspondan directamente a una serie química no es fruto del azar. La tabla ha sido inventada para organizar las series químicas conocidas dentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tabla periódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan similares propiedades físicas y químicas. IMPORTANCIA DE LA TABLA PERIÓDICA EN LA COMPRENSIÓN DE LOS FENÓMENOS QUÍMICOS La tabla periódica es una herramienta fundamental en la comprensión de los fenómenos químicos. Proporciona una organización sistemática de los elementos químicos, que son los bloques fundamentales de la materia. A continuación, se enumeran algunas de las formas en que la tabla periódica es importante para comprender los fenómenos químicos: Organización de elementos: La tabla periódica organiza los elementos químicos de acuerdo a sus propiedades y características comunes. Esta organización permite identificar patrones y tendencias en las propiedades de los elementos, lo que facilita la comprensión de su comportamiento químico. Al estudiar la tabla periódica, podemos observar cómo se relacionan los elementos entre sí y predecir su comportamiento en diferentes situaciones. Propiedades periódicas: Las propiedades periódicas de los elementos, aquellas que varían de forma predecible a lo largo de la tabla periódica, son fundamentales para entender los fenómenos químicos. Algunas de las propiedades periódicas más importantes incluyen el radio atómico, la energía de ionización, la electronegatividad y la reactividad química. Estas propiedades varían de manera sistemática a medida que se avanza en la tabla periódica, lo que permite hacer predicciones sobre el comportamiento de los elementos y su capacidad para formar compuestos. Relaciones entre elementos: La tabla periódica muestra las relaciones y similitudes entre los elementos químicos. Los elementos que se encuentran en la misma columna, o grupo, comparten características químicas similares y suelen formar compuestos con propiedades comparables. Por ejemplo, los elementos del grupo 18, conocidos como gases nobles, son inertes y poco reactivos debido a su configuración electrónica estable. Comprender estas relaciones facilita la predicción de las propiedades y comportamientos de los elementos y su participación en reacciones químicas. Predicción de la reactividad química: La tabla periódica también permite predecir la reactividad química de los elementos. Por lo general, los elementos en la misma columna presentan reacciones similares porque tienen configuraciones electrónicas externas similares. Por ejemplo, los metales alcalinos del grupo 1 son muy reactivos debido a su tendencia a perder un electrón y formar iones positivos. En contraste, los halógenos del grupo 17 son altamente reactivos debido a su alta electronegatividad y tendencia a ganar un electrón para alcanzar una configuración electrónica estable. Estas tendencias de reactividad son fundamentales para comprender las reacciones químicas y la formación de compuestos. Predicción de propiedades de compuestos: La tabla periódica también es útil para predecir propiedades de los compuestos químicos formados por los elementos. Al conocer las propiedades de los elementos individuales y sus tendencias en la tabla periódica, es posible predecir cómo se combinarán los elementos y qué propiedades tendrán el compuesto resultante. APORTES DE HENRY MONSELEY EN 1913 QUE CORRIGIERO ALGUNAS INCONSISTENCIA EN LA TABLA PROPUESTA POR EL RUSO MENDELEYEV En 1913, Henry Moseley realizó importantes contribuciones a la tabla periódica que ayudaron a corregir ciertas inconsistencias presentes en la propuesta de Dmitri Mendeléyev. A continuación, se detallan los aportes más destacados de Moseley: Número atómico: Moseley descubrió que el número atómico de un elemento, que corresponde al número de protones en el núcleo de un átomo, era el parámetro fundamental para ordenar los elementos en la tabla periódica. Esta observación fue crucial para reorganizar algunos elementos cuyas posiciones en la tabla original de Mendeléyev no coincidían con sus propiedades químicas. Ordenamiento por número atómico: Basándose en el número atómico, Moseley sospecha que los elementos se organizaran en orden creciente de este número, en lugar de basarse únicamente en la masa atómica, como se hacía en la propuesta de Mendeléyev. Esta corrección fue importante para colocar a los elementos en su posición correcta y establecer una secuencia lógica basada en su estructura atómica. Justificación de las lagunas en la tabla: Moseley surge que había algunas lagunas en la tabla periódica original de Mendeléyev donde faltaban elementos desconocidos en ese momento. Utilizando la Ley de Moseley, que establece una relación directa entre el número atómico y la frecuencia de rayos X emitidos por los elementos, pudo predecir la existencia de elementos aún no descubiertos y determinar sus posiciones aproximadas en la tabla. Correlación entre propiedades químicas y número atómico: Moseley encontró una correlación directa entre las propiedades químicas de los elementos y su número atómico. Al organizar los elementos según su número atómico, podría explicar de manera más precisa las similitudes y tendencias en las propiedades químicas a medida que se avanza en la tabla periódica. Esto tiene una base sólida para comprender mejor las relaciones entre los elementos y predecir sus comportamientos químicos. Estos aportes de Henry Moseley fueron fundamentales para establecer la versión moderna de la tabla periódica, basada en el número atómico y en la comprensión de las propiedades y comportamientos de los elementos. Su trabajo permitió corregir las inconsistencias en la propuesta original de Mendeléyev y sentó las bases para futuros desarrollos en la química y la comprensión de los fenómenos químicos. ELEMENTOS SINTÉTICOS EN LA TABLA PERIODICA Los elementos sintéticos son aquellos que no se encuentran de forma natural en la Tierra y se producen mediante reacciones nucleares en laboratorios o reactores nucleares, sean creado 24 elementos sintéticos. A continuación, se enumeran todos los elementos sintéticos de la tabla periódica. Nombre Símbolo químico Número atómico Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencio Rutherfordio Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 Dubnio Db 105 Primera síntesis definitiva 1944 1944 1949 1950 1952 1952 1955 1966 1961 1966 (URSS), 1969 (USA) 1968 (URSS), 1970 (USA) Seaborgio Bohrio Hassio Meitnerio Darmstadtio Roentgenio Copernicio Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn 106 107 108 109 110 111 112 1974 1981 1984 1982 1994 1994 1996 Nihonio Flerovio Moscovio Livermorio Teneso Oganesón Nh Fl Mc Lv Ts Og 113 114 115 116 117 118 2003 1999 2003 2000 2010 2002 Es importante tener en cuenta que todos son inestables, algunos de estos elementos tienen vidas medias muy cortas y solo se han producido en pequeñas cantidades en laboratorios. Además, dado que la investigación y el descubrimiento de nuevos elementos aún continúa, es posible que haya elementos sintéticos adicionales en el futuro. OTROS ELEMENTOS GENERALMENTE PRODUCIDOS A TRAVÉS DE SÍNTESIS Nombre del elemento Símbolo químico Numero atómico Tecnecio Promecio Polonio Ástato Francio Neptunio Plutonio Tc Pm Po At Fr Np Pu 43 61 84 85 87 93 94 Primera síntesis definitiva 1936 1945 1898 1940 1939 1940 1940 PROCEDIMIENTO POR EL CUAL SE OBTIENE DOS DE ESTOS ELEMENTOS Dubnio (Db) : no se ha logrado obtener el elemento Dubnio (Db) de forma aislada en cantidades suficientes para su estudio detallado. La información que se tiene sobre el Dubnio se basa en experimentos de síntesis y detección de átomos individuales en laboratorios especializados. El Dubnio se ha sintetizado principalmente mediante reacciones nucleares utilizando aceleradores de partículas. Aunque el proceso específico para obtener Dubnio puede variar según el experimento, se han realizado principalmente los siguientes pasos: Selección de un objetivo: Se elige un objetivo de un elemento más pesado, generalmente un isótopo de californio (Cf) o berkelio (Bk), que actúa como blanco para la reacción. Aceleración de iones: Los iones de un elemento más ligero, generalmente del grupo del vanadio (V) o del tantalio (Ta), se aceleran utilizando un acelerador de partículas para obtener alta energía cinética. Colisión de iones: Los iones acelerados se hacen colisionar con el objetivo seleccionado, lo que puede conducir a la fusión de los núcleos y la formación de un núcleo compuesto de Dubnio. Detección y análisis: Después de la colisión, se utilizan detectores y equipos especializados para identificar y analizar los productos de la reacción. Esto puede incluir la medición de la vida media y las propiedades de desintegración del Dubnio. Es importante tener en cuenta que la síntesis de elementos pesados como el Dubnio es un proceso altamente complejo y requiere condiciones experimentales extremadamente controladas. Debido a la corta vida media y la baja producción de Dubnio, su estudio se basa en la detección de átomos individuales y su caracterización a nivel nuclear. El Copernicio (Cn) : es un elemento químico sintético y altamente radiactivo con número atómico 112. Su producción y síntesis son extremadamente complejas y requieren instalaciones nucleares especializadas. Como tal, no es posible proporcionar un proceso detallado para obtener el Copernicio.El se produce mediante reacciones nucleares en aceleradores de partículas, y su síntesis se ha logrado en laboratorios científicos de alta energía. Sin embargo, debido a su corta vida media, se desintegra rápidamente en otros elementos más estables. Es importante destacar que el Copernicio es un elemento altamente radioactivo y su manejo y estudio están restringidos a científicos y expertos altamente capacitados en instalaciones nucleares especializadas. La obtención de Copernicio requiere la aprobación y supervisión de las autoridades nucleares y está sujeta a estrictas normas de seguridad y protección radiológica. TÉCNICA UTILIZADA PARA IDENTIFICAR CADA ELEMENTO Y CUAL ES EL FUNDAMENTO GENERAL EN QUE SE APOYA ESTA TÉCNICA La técnica utilizada para identificar los elementos es la espectrometría es una técnica analítica que se utiliza en el ensayo cualitativo y cuantitativo de una sustancia química. En otras palabras, puede usarse en la evaluación espectroscópica de una sustancia de muestra, es decir, para investigar el espectro de composición de esa muestra en particular. En pocas palabras, le dice a un químico o físico sobre los componentes reales presentes en una muestra de prueba y también sobre la concentración de cada uno de los componentes. La espectrometría de masas es el procedimiento espectrométrico más importante prácticamente utilizado en un laboratorio. Dependiendo de la técnica de ionización empleada, un espectrómetro puede clasificarse en varios tipos, algunos de los cuales incluyen el espectrómetro de emisión de chispas, el espectrómetro de rayos X de dispersión de energía (EDX), el espectrómetro de plasma de acoplamiento inductivo (ICP) y el espectrómetro de ruptura inducida por láser (LIBS) . ¿Cómo funcionan los espectrómetros? Además del espectrómetro de masas, se utilizan los siguientes tipos principales de espectrómetro para diversas aplicaciones: Espectrómetro de emisión óptica de chispas: Este tipo de espectrómetro utiliza una chispa o arco eléctrico para excitar los átomos contenidos en una muestra de sustancia. La muestra es generalmente de naturaleza metálica, ya que los metales son extremadamente buenos conductores de electricidad. Una vez que el haz eléctrico se aplica a un alto voltaje, los átomos de metal se excitan primero. Esto es seguido por la desexcitación de los átomos, durante la cual emiten fotones de longitudes de onda definidas. Las longitudes de onda así emitidas, se segregan mediante un análisis óptico a través de una rejilla de difracción. Como cada longitud de onda corresponde a un elemento específico, esto ayuda a identificar varias formas elementales presentes en la misma muestra. Después de eso, un programa de computadora muestra el análisis cualitativo y cuantitativo de la muestra de prueba. Usos: Este método analítico se utiliza para garantizar la calidad del producto de las industrias metalúrgicas como el aluminio y el cobre, así como el acero. Espectrómetro de fluorescencia de rayos X de energía dispersiva: Los espectrómetros de rayos X funcionan con un tubo de rayos X que dispara fotones a la muestra. Éstos inciden con los átomos en la muestra desprendiendo electrones de las capas más cercanas al núcleo. Cuando un electrón se desprende, otro electrón de la capa más próxima pasa al hueco que dejó el electrón desprendido por los rayos X. Cuando se efectúa este movimiento de electrón entre capas se emite una energía llamada fluorescencia. Esta fluorescencia es detectada por el espectrómetro. Y dependiendo del nivel de energía de esta fluorescencia en kiloelectronvolt (keV) es lo que determina qué elemento es al que pertenece el átomo incidido. Existen los de mesa y los portátiles en forma de pistola. Usos: EDX es importante para innumerables aplicaciones, puesto que puede analizar prácticamente cualquier tipo de muestras sin dañarlas y en cuestión de 3 minutos se obtienen los resultados. Estas aplicaciones incluyen en campo eléctrico, automotriz y maquinaria, cerámico, cementos, petróleo, químico, farmacéutico, minería entre otros. Espectrómetro de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES): Este dispositivo utiliza plasma como fuente de excitación atómica / ionización. El plasma puede generarse calentando gases nobles como el argón o el helio a temperaturas intensamente altas, derivadas de una chispa obtenida a través de bobinas calentadas. Esto convierte el gas naciente, en una mezcla de átomos, iones y electrones. Esta mezcla calentada, junto con un fuerte campo magnético, se utiliza para ionizar una muestra. Un espectrómetro ICP tiene la ventaja adicional de ser utilizado también en el análisis de no metales. También tiene una alta especificidad para la determinación isotópica de elementos. Usos: También puede ser utilizados en muchos campos al igual que los rayos X, pero es más utilizado cuando los elementos a encontrar son de un límite inferior muy bajo como por ejemplo encontrar 0.00004% de Mg en una muestra. Puesto que a diferencia de las otras técnicas descritas que leen partes por millón, estas técnicas leen partes por billón o por trillón. Espectrómetro de ruptura inducido por láser LIBS: LIBS es un método de análisis espectrométrico moderno portátil en forma de una pistola para utilizarse en campo que utiliza una fuente LÁSER para convertir el material de muestra en una mezcla de plasma que contiene átomos, iones y electrones de alta energía. Cuando se termina el rayo láser, estas partículas pierden gradualmente su energía. A medida que lo hacen, emiten fotones, de modo que la longitud de onda de la luz emitida es específica para cada elemento. De esta manera, se puede obtener un análisis por computadora, que representa datos sobre los diversos elementos presentes en la muestra. Usos: LIBS también encuentra aplicaciones importantes en el campo de la metalurgia, especialmente utilizados para aceros. Es práctica cuando las muestras son difíciles de transportar y con este instrumento pequeño estilo pistola se puede fácilmente manipular. ¿Cómo funciona un espectrómetro de masas? Este es otro tipo de espectrómetro que a diferencia de los anteriores que leen cualitativamente y cuantitativamente elementos, éstos también se utilizan para determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Un espectrómetro de masas está diseñado para separar átomos de diferentes elementos o diferentes formas isotópicas del mismo elemento. Principio de funcionamiento: Permite el aislamiento de varios elementos encontrados dentro de la misma muestra, en función de su relación masa / carga (o m / e). Pasos básicos involucrados en la espectrometría de masas: Los siguientes procesos principales ocurren durante la operación de un espectrómetro de masas A. Vaporización: El primer y más importante paso es vaporizar la mezcla de muestra que se analizará. Se logra aplicando una presión atmosférica extremadamente baja a la muestra. B. Ionización: En el siguiente paso, las partículas de muestra se convierten en iones. Esto se puede lograr a través de varios métodos, es decir, haz de electrones de alta energía, rayos X, etc. C. Aceleración de iones: Los iones se convierten en un haz unidireccional y luego se aceleran eléctricamente hacia un campo magnético. D. Separación de iones: El campo magnético separa los iones individuales en función de sus relaciones de masa a carga. Cuanto menor es el valor m / e, mayor es la cantidad de desviación. Dado que los valores de m / e difieren para los iones derivados de varios elementos, se debe aplicar una intensidad separada de campo magnético para empujar cada haz iónico hacia el detector de iones. E. Colección de iones y generación de corriente eléctrica: Los iones separados caen en el detector de iones. Cuando golpean las paredes metálicas del detector, los electrones de las capas exteriores de los átomos metálicos se excitan y llenan los puntos de electrones vacantes en las capas externas de los iones de muestra y, por lo tanto, neutralizan estos iones. Por lo tanto, los electrones que fluyen en el detector de iones metálicos generan una corriente eléctrica (que obviamente no es más que un flujo de electrones cargados negativamente). La intensidad de la corriente varía según el número de iones que se acercan al detector. F. Formación pico: La corriente eléctrica generada por diferentes iones se puede medir con respecto a sus relaciones m / e. Por lo tanto, los datos se pueden utilizar para generar una presentación gráfica del análisis composicional de la muestra. FUNDAMENTOS DE LA TECNICA la espectrometría de masas está basada en la obtención de iones a partir de moléculas orgánicas en fase gaseosa; una vez obtenidos estos iones, se separan de acuerdo con su masa y su carga, y finalmente se detectan por medio de un dispositivo adecuado. un espectro de masas será, en consecuencia, una información bidimensional que representa un parámetro relacionado con la abundancia de los diferentes tipos de iones en función de la relación masa/carga de cada uno de ellos. como ya se ha mencionado, los procesos que tienen lugar en un espectrómetro de masas, son de naturaleza química; en consecuencia, la presencia y abundancia en el espectro de determinados tipos de iones, identificables a partir de su masa, será función de la estructura química de cada compuesto; la información ofrecida por un espectro de masas es, de alguna forma, comparable a la obtenida mediante una gran cantidad de reacciones de las utilizadas para la determinación de estructuras por vía química, por lo que la espectrometría de masas puede ofrecer una enorme cantidad de información sobre un compuesto determinado. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA Los 118 elementos que forman la Tabla Periódica actual se distribuyen en grupos, tipos, bloques y periodos, están divididos en tres grandes categorías: Metales, Metaloides y No Metales. Grupos: son las columnas verticales de la tabla periódica y consta de 18 grupos, estos se designan por números progresivos y son; GRUPO A y GRUPO B, numerados con números romanos. Grupo 1 (IA) o metales alcalinos. Compuesto por los elementos litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Ce) y francio (Fr), todos comunes en las cenizas vegetales y de carácter básico cuando forman parte de óxidos. Poseen baja densidad, color propio y suelen ser blandos. En este grupo suele además incluirse el hidrógeno (H), aunque también es común que esté presente una posición autónoma entre los elementos químicos. Los metales alcalinos son extremadamente reactivos y es necesario almacenarlos en aceite para evitar que reaccionen con la humedad del aire. Además, nunca se encuentran como elementos libres, es decir, siempre están formando parte de algún compuesto químico. Grupo 2 (IIA) o metales alcalinotérreos. Compuesto por los elementos berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra). El nombre “alcalinotérreo” proviene del nombre que sus óxidos recibían antiguamente (tierras). Son metales blandos (aunque más duros que los del grupo 1), de baja densidad, buenos conductores y con electronegatividad menor o igual a 1,57 según la escala de Pauling (escala establecida para organizar los valores de electronegatividad de los átomos, donde el flúor (F) es el más electronegativo y el francio (Fr) es el menos electronegativo). Son elementos menos reactivos que los del grupo 1 pero, aun así, siguen siendo muy reactivos. El último de la lista (el Ra) es radiactivo y con una vida media (tiempo que tarda en desintegrarse un átomo radiactivo) muy corta, así que a menudo no se lo incluye en las listas. Grupo 3 (antes IIIB) ­o familia del escandio. Compuesto por los elementos escandio (Sc), itrio (Y), lantano (La) y actinio (Ac), o por lutecio (Lu) y laurencio (Lr) (existe debate entre los especialistas sobre cuáles de estos elementos debe incluirse en este grupo). Son elementos sólidos y brillantes, muy reactivos y con gran tendencia a la oxidación, buenos para conducir la electricidad. Grupo 4 (IVB) o familia del titanio. Compuesto por los elementos titanio (Ti), circonio (Zr), hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf), que son metales muy reactivos y que, 6al exponerse al aire, adquieren un color rojo y pueden inflamarse espontáneamente (o sea, son pirofóricos). El último (Rf) de la familia es un elemento sintético y radiactivo. Grupo 5 (VB) o familia del vanadio. Compuesto por los elementos vanadio (V), niobio (Nb), tantalio (Ta) y dubnio (Db), metales que poseen en sus capas atómicas más externas 5 electrones. El vanadio es bastante reactivo ya que tiene valencia variable pero los demás lo son en muy poca medida, y el último (el Db) es un elemento sintético que no existe en la naturaleza. Grupo 6 (VIB) o familia del cromo. Compuesto por los elementos cromo (Cr), molibdeno (Mo), wolframio (W) y seaborgio (Sg), todos metales de transición, y el Cr, el Mo y el W son refractarios. No presentan características electrónicas uniformes, a pesar de su comportamiento químico semejante. Grupo 7 (VIIB) o familia del manganeso. Compuesto por los elementos manganeso (Mn), tecnecio (Tc), renio (Re) y bohrio (Bh), de los cuales el primero (el Mn) es muy común y los demás sumamente raros, especialmente el tecnecio (que no posee isótopos estables) y el renio (que existe apenas en trazas en la naturaleza). Grupo 8 (VIIIB) o familia del hierro. Compuesto por los elementos hierro (Fe), rutenio (Ru), osmio (Os) y hassio (Hs), metales de transición que poseen ocho electrones en sus capas exteriores. El último de la lista (el Hs) es un elemento sintético que existe solo en el laboratorio. Grupo 9 (VIIIB) o familia del cobalto. Compuesto por los elementos cobalto (Co), rodio (Rh), iridio (Ir) y meitnerio (Mr), son metales de transición sólidos a temperatura ambiente, de los cuales el último (el Mr) es sintético y existe sólo en laboratorios. Grupo 10 (VIIIB) o familia del níquel. Compuesto por los elementos níquel (Ni), paladio (Pd), platino (Pt) y darmstadtio (Ds), son metales de transición sólidos a temperatura ambiente, que abundan en la naturaleza en su forma elemental, excepto el níquel, que posee una enorme reactividad, por lo que existe formando compuestos químicos, y además abunda en los meteoritos. Poseen propiedades catalíticas que los hacen muy importantes en la industria química y en la ingeniería aeroespacial. Grupo 11 (IB) o familia del cobre. Compuesto por los elementos cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au) y roentgenio (Rg), denominados “metales de acuñar” por su uso como insumo para monedas y joyería. El oro y la plata son metales preciosos, el cobre en cambio es muy útil industrialmente. La única excepción la constituye el roentgenio, que es sintético y no existe en la naturaleza. Son buenos conductores eléctricos, y la plata posee niveles altísimos de conducción calórica y reflectancia de la luz. Son metales muy blandos y dúctiles, ampliamente utilizados por la humanidad. Grupo 12 (IIB) o familia del zinc. Compuesto por los elementos zinc (Zn), cadmio (Cd) y mercurio (Hg), aunque distintas experimentaciones con el elemento sintético copernicio (Cn) podrían incluirlo en el grupo. Los tres primeros (Zn, Cd, Hg) están abundantemente presentes en la naturaleza, y los dos primeros (Zn, Cd) son metales sólidos, y el mercurio es el único metal líquido a temperatura ambiente. El zinc es un elemento importante para el metabolismo de los seres vivos, mientras que los demás son altamente tóxicos. Grupo 13 (IIIA) o familia del boro. Compuesto por los elementos boro (B), aluminio (Al), galio (Ga), indio (In), talio (Tl) y nihonio (Nh), también son llamados “térreos”, dado que son muy abundantes en la corteza terrestre, a excepción del último de la lista, sintético e inexistente en la naturaleza. La popularidad industrial del aluminio ha hecho que al grupo se lo conozca también como el “grupo del aluminio”. Estos elementos presentan tres electrones en su capa externa, son metales de punto de fusión muy bajos, excepto el boro que tiene un punto de fusión muy alto y es un metaloide. Grupo 14 (IVA) o carbonoideos. Compuesto por los elementos carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb) y flerovio (Fl), son en su mayoría elementos muy conocidos y abundantes, sobre todo el carbono, central para la química de los seres vivos. Este elemento es no metálico, pero a medida que se desciende en el grupo los elementos se tornan cada vez más metálicos, hasta llegar al plomo. Son además elementos muy empleados en la industria y muy abundantes en la corteza terrestre (el silicio constituye 28% de la misma) excepto el flerovio, sintético y radiactivo de vida media muy corta. Grupo 15 (VA) o nitrogenoideos. Compuesto por los elementos nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético Moscovio (Mc), se conocen también como pnicógenos, son muy abundantes y muy reactivos estando a altas temperaturas. Tienen cinco electrones en su capa exterior, y como en el grupo anterior, adquieren propiedades metálicas conforme avanzamos en el grupo. Grupo 16 (VIA) o calcógenos o anfígenos. Compuesto por los elementos oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po) y livermorio (Lv), son a excepción del último (Lv, sintético) elementos muy comunes y empleados industrialmente, los primeros dos (O, S) involucrados además en los procesos típicos de la bioquímica. Poseen seis electrones en su capa atómica exterior y algunos de ellos tienden a formar compuestos ácidos o básicos, de allí su nombre de anfígenos (del griego amphi­, “a ambos lados”, y genos, “producir”). Entre el grupo destaca el oxígeno, de tamaño muy pequeño y enorme reactividad. Grupo 17 (VIIA) o halógenos. Compuesto por los elementos flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I), astato (At) y teneso (Ts), suelen hallarse en estado natural como moléculas diatómicas que tienden a formar iones mononegativos llamados haluros. El último de la lista (el Ts), sin embargo, es sintético y no existe en la naturaleza. Se trata de elementos abundantes en la bioquímica, con enorme poder de oxidación (sobre todo el flúor). Su nombre proviene de los vocablos griegos halós (“sal”) y genos (“producir”), o sea, “productores de sales”. Grupo 18 (VIIIA) o gases nobles. Compuesto por los elementos helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y oganesón (Og), su nombre proviene del hecho de que en la naturaleza suelen estar en forma gaseosa y poseen una muy baja reactividad, lo cual hace de ellos excelentes aislantes para distintas industrias. Poseen puntos de fusión y de ebullición muy próximos, de modo que pueden ser líquidos solo en un pequeño rango de temperaturas, y a excepción del radón (muy radiactivo) y el oganesón (sintético), están en abundancia en el aire terrestre y en el universo (especialmente el helio, producido en el corazón de las estrellas por fusión del hidrógeno). Tipos: entre estos existen. Metales: como el aluminio y el calcio. No metales: como el oxígeno y el hidrógeno. Semiconductores: como el arsénico y la sílice. Gases nobles: como el helio y el neón. Lantánidos y actínidos: como el plutonio y el uranio. Bloques: un bloque de la tabla periódica es un conjunto de elementos unificados por los orbitales atómicos en los que se encuentran sus electrones de valencia o vacantes. El término parece haber sido utilizado por primera vez por Charles Janet. Cada bloque lleva el nombre de su orbital característico: bloque s, bloque p, bloque d y bloque f. Los nombres de los bloques (s, p, d y f) se derivan de la notación espectroscópica para el valor del número cuántico azimutal de un electrón: agudo (0), principal (1), difuso (2) o fundamental (3). Las notaciones sucesivas proceden en orden alfabético, como g, h, etc., aunque todavía no se han encontrado los elementos que pertenecerían a tales bloques. La división de bloques se basa en sus propiedades únicas: s, además de H y He, caracterizan metales fuertemente electropositivos; p representa varios metales y no metales muy característicos, muchos de los cuales son esenciales para la vida; d Metales con múltiples estados de oxidación f Los metales son tan similares que separarlos es problemático. Se pueden hacer declaraciones útiles sobre los elementos en función del bloque al que pertenecen y su posición dentro de él, como el estado de oxidación más alto, la densidad, el punto de fusión. La electronegatividad se distribuye muy sistemáticamente entre los bloques. Bloque s. Los elementos del bloque s son aquellos cuyos átomos en estado fundamental sólo tienen ocupados parcial o totalmente el orbital s de la capa de valencia. Estos elementos conforman los grupos 1 (metales alcalinos) y 2 (metales alcalino­térreos) de la Tabla Periódica y presentan las configuraciones electrónicas ns1 y ns2, respectivamente Son elementos muy reactivos para aparecer en estado puro en la naturaleza. Como las primeras energías de ionización de estos metales son bajas son altamente reactivos al ponerlos en contacto con agua. El agua se reduce y produce hidrógeno, y el metal se oxida. Se encuentran como cationes en un único estado de oxidación +1 para el grupo 1 y +2 para el grupo 2. Bloque p El bloque p, donde la p representa el número cuántico "principal" y azimutal 1, está en el lado derecho de la tabla periódica estándar y abarca elementos en los grupos 13 a 18. Su configuración electrónica general es n s n p. El helio, aunque es el primer elemento del grupo 18, no está incluido en el bloque p. Cada fila de la tabla tiene un lugar para seis elementos p excepto la primera fila (que no tiene ninguno). Este bloque es el único que tiene los tres tipos de elementos: metales, no metales y metaloides. Los elementos del bloque p pueden describirse grupo por grupo como: grupo 13, los icoságenos; 14, los cristalógenos; 15, los pnictógenos; 16, los calcógenos; 17, los halógenos; y 18, el grupo del helio, compuesto por los gases nobles (excluido el helio) y el oganesón. Alternativamente, el bloque p puede describirse como que contiene metales posteriores a la transición; metaloides; no metales reactivos, incluidos los halógenos; y gases nobles (excepto helio). Los elementos del bloque p están unificados por el hecho de que sus electrones de valencia (más externos) están en el orbital p. El orbital p consta de seis formas lobuladas que provienen de un punto central en ángulos espaciados uniformemente. El orbital p puede contener un máximo de seis electrones, por lo que hay seis columnas en el bloque p. Los elementos de la columna 13, la primera columna del bloque p, tienen un electrón orbital p. Los elementos de la columna 14, la segunda columna del bloque p, tienen dos electrones orbitales p. La tendencia continúa así hasta la columna 18, que tiene seis electrones en el orbital p. El bloque es un baluarte de la regla del octeto en su primera fila, pero los elementos de las filas posteriores a menudo muestran hipervalencia. Los elementos del bloque p muestran estados de oxidación variables que generalmente difieren en múltiplos de dos. La reactividad de los elementos en un grupo generalmente disminuye hacia abajo. (El helio rompe esta tendencia en el grupo 18 al ser más reactivo que el neón, pero dado que el helio es en realidad un elemento del bloque s, la porción del bloque p de la tendencia permanece intacta). El oxígeno y los halógenos tienden a formar más compuestos iónicos con los metales; los no metales reactivos restantes tienden a formar más compuestos covalentes, aunque la ionicidad es posible cuando la diferencia de electronegatividad es lo suficientemente alta (por ejemplo, Li 3 N). Los metaloides tienden a formar compuestos covalentes o aleaciones con metales. Bloque d número cuántico azimutal 2, está en el medio de la tabla periódica y abarca elementos de los grupos 3 a 12; comienza en el cuarto período. Los períodos del cuarto en adelante tienen un espacio para diez elementos del bloque d. La mayoría o todos estos elementos también se conocen como metales de transición porque ocupan una zona de transición en propiedades, entre los metales fuertemente electropositivos de los grupos 1 y 2, y los metales débilmente electropositivos de los grupos 13 a 16. Grupo 3 o grupo 12, mientras que todavía se cuentan como metales del bloque d, a veces no se cuentan como metales de transición porque no muestran las propiedades químicas características de los metales de transición, por ejemplo, múltiples estados de oxidación y compuestos coloreados. Los elementos del bloque d son todos metales y la mayoría tiene uno o más electrones orbitales d químicamente activos. Debido a que existe una diferencia relativamente pequeña en la energía de los diferentes electrones del orbital d, la cantidad de electrones que participan en el enlace químico puede variar. Los elementos del bloque d tienen tendencia a exhibir dos o más estados de oxidación, que difieren en múltiplos de uno. Los estados de oxidación más comunes son +2 y +3. El cromo, el hierro, el molibdeno, el rutenio, el tungsteno y el osmio pueden tener números de oxidación formales tan bajos como −4; el iridio tiene la singular distinción de ser capaz de alcanzar un estado de oxidación de +9. Los orbitales d (cuatro con forma de trébol de cuatro hojas y el quinto como una pesa con un anillo alrededor) pueden contener hasta cinco pares de electrone. Bloque f número cuántico azimutal 3, aparece como una nota al pie en una tabla estándar de 18 columnas, pero está ubicado en el centro­izquierda de una tabla de ancho completo de 32 columnas. Los períodos del sexto en adelante tienen lugar para catorce elementos del bloque f. Si bien estos elementos generalmente no se consideran parte de ningún grupo, algunos autores los consideran parte del grupo 3. A veces se les llama metales de transición interna porque proporcionan una transición entre el bloque s y el bloque d en la 6.ª y 7.ª fila. (punto), de la misma manera que los metales de transición del bloque d proporcionan un puente de transición entre el bloque s y el bloque p en las filas 4 y 5. Los elementos del bloque f vienen en dos series, en los períodos 6 y 7. Todos son metales. Los electrones del orbital f son menos activos en la química de los elementos del bloque f del período 6, aunque hacen alguna contribución: son bastante similares entre sí. Son más activos en los elementos del bloque 7f del período temprano, donde las energías de las capas 5f, 7s y 6d son bastante similares; en consecuencia, estos elementos tienden a mostrar tanta variabilidad química como sus análogos de metales de transición. Los últimos elementos del bloque f se comportan más como sus contrapartes del período 6. Los elementos del bloque f están unificados al tener principalmente uno o más electrones en un orbital f interno. De los orbitales f, seis tienen seis lóbulos cada uno, y el séptimo parece una mancuerna con una rosquilla con dos anillos. Pueden contener hasta siete pares de electrones, por lo que el bloque ocupa catorce columnas en la tabla periódica. No se les asignan números de grupo, ya que las tendencias periódicas verticales no se pueden discernir en un "grupo" de dos elementos. Las dos filas de 14 miembros de los elementos del bloque f a veces se confunden con los lantánidos y los actínidos, que son nombres para conjuntos de elementos basados en propiedades químicas más que en configuraciones electrónicas. Los lantánidos son los 15 elementos que van desde el lantano (La) hasta el lutecio (Lu); los actínidos son los 15 elementos que van desde el actinio (Ac) hasta el laurencio (Lr). Bloque g Se predice que un bloque g, con el número cuántico azimutal 4, comenzará en la vecindad del elemento 121. Aunque no se espera que los orbitales g comiencen a llenarse en el estado fundamental hasta alrededor del elemento 124­126 (consulte la tabla periódica extendida), es probable que ya tengan una energía lo suficientemente baja como para comenzar a participar químicamente en el elemento 121, similar a la situación de los orbitales 4f y 5f. Si la tendencia de las filas anteriores continuara, entonces el bloque g tendría dieciocho elementos. Sin embargo, los cálculos predicen una gran confusión de la periodicidad en el octavo período, hasta el punto de que los bloques individuales se vuelven difíciles de delinear. Es probable que el octavo período no siga la tendencia de las filas anteriores. TIPO DE AFINIDAD QUIMICA Y FISICA La tabla periódica está dividida en varios grupos o familias, que comparten características y propiedades químicas similares. A continuación, mencionaré algunos de los grupos más comunes y las afinidades físicas y químicas asociadas a ellos: Grupo 1: Metales alcalinos Afinidad física: Son metales blandos y altamente reactivos. Afinidad química: Tienen una valencia de +1 y forman compuestos iónicos al perder un electrón. Grupo 2: Metales alcalinotérreos Afinidad física: Son metales relativamente blandos, pero menos reactivos que los metales alcalinos. Afinidad química: Tienen una valencia de +2 y también forman compuestos iónicos al perder dos electrones. Grupo 17: Halógenos Afinidad física: Son no metales y pueden existir en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gas. Afinidad química: Tienen una valencia de ­1 y son altamente reactivos, formando compuestos iónicos al ganar un electrón. Grupo 18: Gases nobles Afinidad física: Son gases en condiciones estándar, tienen baja reactividad y alta estabilidad. Afinidad química: Tienen una configuración electrónica completa en su capa de valencia, lo que les confiere poca tendencia a perder o ganar electrones. DIFERENCIAS EN LA ACTIVIDAD QUÍMICA DE ELEMENTOS PERTENECIENTES A GRUPOS DISTINTOS. ¿A CUÁL O CUÁLES ASPECTOS DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA DE CADA ELEMENTO SE DEBEN ESAS DIFERENCIAS? Las columnas de la tabla reciben el nombre de grupos. Existen dieciocho grupos, numerados desde el número 1 al 18. Los elementos situados en dos filas fuera de la tabla pertenecen al grupo 3. Los elementos de un mismo grupo de la tabla periódica tienen similitudes en sus propiedades físicas y químicas, debido a que tienen el mismo número de electrones en su capa de valencia. Sin embargo, existen diferencias entre ellos debido a las diferencias entre la carga nuclear efectiva y el nivel de energía de los electrones internos. •Tamaño atómico: A medida que se baja en un grupo, el tamaño atómico aumenta debido a que hay más niveles de electrones. •Radio iónico: A medida que se baja en un grupo, el radio iónico aumenta porque hay más capas de electrones. •Energía de ionización: A medida que se baja en un grupo, la energía de ionización disminuye debido a que los electrones están más alejados del núcleo y son más fáciles de remover. •Electronegatividad: A medida que se baja en un grupo, la electronegatividad disminuye debido a que el núcleo atrae menos a los electrones de la capa de valencia. •Reactividad: A medida que se mueve hacia abajo en un grupo, la reactividad aumenta debido a que la energía de ionización disminuye. •Punto de fusión y ebullición: A medida que se mueve hacia abajo en un grupo, el punto de fusión y ebullición disminuyen debido a que los electrones se encuentran más alejados del núcleo y, por lo tanto, son más débiles las fuerzas de atracción entre ellos. •Estado de oxidación: Aunque los elementos en un grupo tienen números de oxidación comunes, los elementos más pesados tienen una tendencia a tener números de oxidación más altos que los elementos más ligeros del grupo. PERÍODOS QUE CONFORMAN LA TABLA PERIÓDICA Así como hay grupos representados como columnas, la tabla periódica tiene periodos representados como filas horizontales. El período está directamente relacionado con el nivel de energía de cada elemento, es decir, el número de orbitales de electrones alrededor del núcleo. Por ejemplo, el hierro (Fe) está en el cuarto período, o fila cuatro de la tabla, porque tiene cuatro capas de electrones, mientras que el bario (Ba), que tiene seis capas, está en el sexto período, o fila seis, de la tabla. tabla periódica. •Período 1: comprende los dos primeros elementos, hidrógeno y helio. •Período 2: comprende los elementos del litio al neón. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 2, lo que les confiere propiedades químicas similares. •Período 3: comprende los elementos del sodio al argón. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 3, lo que les confiere propiedades químicas similares. •Período 4: comprende los elementos del potasio al criptón. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 4, lo que les confiere propiedades químicas similares. •Período 5: comprende los elementos del rubidio al xenón. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 5, lo que les confiere propiedades químicas similares. •Período 6: comprende los elementos del cesio al radón. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 6, lo que les confiere propiedades químicas similares. •Período 7: también conocido como el "período de los elementos de transición interna", comprende los elementos del francio al oganesson. Los elementos de este período tienen el orbital más externo en el nivel de energía 7, y algunos tienen la característica de que su orbital electrónico más interno no está completamente lleno. CRITERIO QUE PRIMA PARA LA UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS EN DETERMINADO PERÍODO. El criterio que se utiliza para ubicar los elementos en un determinado período es el número de niveles de energía de sus electrones. Cada período de la tabla periódica corresponde a un número de niveles ocupados por los electrones en los átomos de los elementos que lo conforman, también el número cuántico principal, n, que indica la cantidad de capas electrónicas que posee el átomo. De esta manera, los elementos que tienen su última capa electrónica en la capa n=1 se ubican en el primer período, los que tienen su última capa electrónica en la capa n=2 se ubican en el segundo período y así sucesivamente Además, existe una relación entre el periodo en el que se ubica un elemento y sus propiedades químicas, como la electronegatividad, el tamaño atómico y la energía de ionización. En general, los elementos de un mismo periodo presentan propiedades físicas y químicas similares debido a la similitud en su estructura electrónica. Los elementos de un mismo período comparten propiedades químicas similares debido a la presencia de electrones en orbitales similares. METALES: Los elementos metálicos son aquellos elementos que tienden a ceder electrones y conducen la electricidad. También tienen un brillo característico, plasticidad y flexibilidad. Están en el lado izquierdo de la tabla periódica, siendo los elementos en el extremo izquierdo los más metálicos. Los metales se pueden dividir en: Los metales alcalinos incluyen los elementos litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. Los metales alcalinotérreos son los elementos berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Los metales de transición son metales que se encuentran en la parte central de la tabla periódica e incluyen cobre, oro, plata, platino y otros. propiedades de los metales Conducen la electricidad: permiten que los electrones se muevan a través del material. Sus electrones de valencia pueden moverse libremente: los electrones en la capa más externa de un metal pueden moverse libremente. Pierden electrones fácilmente: cuando los metales reaccionan, a menudo pierden electrones. Son reactivos: la reactividad química de los metales aumenta con la disminución de la población, pero disminuye con el tiempo. Están conectados por enlaces metálicos: los metales forman enlaces metálicos entre sí, y mares de electrones "caminan" entre los núcleos. Son sólidos a temperatura ambiente: la mayoría de los metales son sólidos, excepto el mercurio, la plata, el galio y el cesio, que son líquidos a temperatura ambiente. Ejemplos: Berilio Es el cuarto elemento de la tabla periódica, perteneciente a los metales alcalino­ térreos. Es un sólido que se funde a 1287 ºC y se encuentra en la composición de las esmeraldas y las aguamarinas. Cobre Es uno de los metales más importantes de la humanidad y ha sido utilizado por los seres humanos durante más de 5.000 años. Su característico brillo rojo metálico es maleable y maleable, lo que le permite ser utilizado en joyería, utensilios de cocina y construcción de electrodomésticos. METALOIDES: Los metaloides o semimetales son una clase de elementos químicos que exhiben un comportamiento entre elementos metálicos y no metálicos en términos de ionización y propiedades de enlace. Son elementos que se comportan como metales en unos casos y como no metales en otros. Sin embargo, no es fácil distinguir los metaloides de los metales verdaderos y, a menudo, es necesario probar sus propiedades de conductividad, ya que con demasiada frecuencia varían mucho en forma, apariencia y color. Los elementos conocidos como metaloides incluyen: Boro (B). Silicio (Si). Alemania (Ge). Arsénico (Ar). antimonio (Sb). Telurio (Te). Polonio (Po). Estos elementos se distribuyen a lo largo de la tabla periódica en diagonal descendente desde el boro hasta el astato (excepto el último), entre las columnas 13, 14, 15, 16 y 17, partiendo así a la mitad toda la tabla. Los elementos colocados a la derecha son elementos no metálicos, mientras que los elementos colocados a la izquierda son elementos metálicos. Los metaloides son más o menos raros en la corteza terrestre. Algunos de ellos son muy ricos, como el silicio, que a menudo forma compuestos llamados silicatos, o el arsénico o el boro, que se encuentra como parte del mineral bórax, porque no se presenta en la naturaleza en forma libre y pura. Por otro lado, otros elementos son muy raros, como el polonio, que se encuentra en algunos minerales de uranio. Por ejemplo, el antimonio se encuentra en la Tierra en cantidades muy pequeñas. Los metaloides varían ampliamente en apariencia (es decir, forma y color). Algunos son brillantes, otros son opacos y muchos tienen más de un estado alotrópico, es decir, más de una manifestación dependiendo de su estructura molecular. Por ejemplo, el arsénico puede ser gris, amarillo o negro según su alótropo. De manera similar, el silicio puede aparecer como un cristal duro y brillante o como un polvo marrón amorfo. En cualquier caso, la mayoría de los metaloides son semiconductores eléctricos, es decir, conducen la electricidad, pero no tan bien como los metales, que son conductores. Sin embargo, son mejores conductores que los no metales (generalmente aislantes), por lo que tienen muchas aplicaciones industriales. Al igual que la electricidad, los metaloides conducen el calor mucho mejor que los no metales, pero no tan bien como los metales. Este estado intermedio permite que los metaloides reaccionen de manera diferente dependiendo de si están en presencia de metales (en cuyo caso reaccionarán como no metales) o en presencia de no metales (en cuyo caso reaccionarán como metales). En general, son elementos altamente reactivos que rara vez se encuentran en forma pura en la naturaleza y tienen tres o más electrones en sus capas de valencia. Por la misma razón, a menudo son venenosas. Incluso hay algunos, como el arsénico, que son esenciales para construir moléculas vivas y se encuentran en los organismos vivos. De hecho, el envenenamiento por boro o arsénico suele ser fatal por sí mismo, y el polonio, por ejemplo, no solo es tóxico sino también altamente radiactivo. NO METALES: Los elementos no metálicos son aquellos elementos que no tienen las mismas propiedades que los metales. Los no metales incluyen halógenos, gases nobles, hidrógeno, carbono, nitrógeno, fósforo, oxígeno, azufre y selenio. Están en el lado derecho de la tabla periódica, separados de los metales por los metaloides. propiedades de los no metales No conducen la electricidad: Los elementos no metálicos son malos conductores de la electricidad. Sus electrones de valencia están restringidos: el movimiento de electrones en los no metales está más restringido. Ganan electrones fácilmente: cuando los átomos de elementos no metálicos reaccionan, tienden a aceptar electrones de otros elementos. Son reactivos: la reactividad química de los no metales disminuye en el grupo, pero aumenta con el tiempo. Forman enlaces covalentes con otros no metales: los no metales tienden a compartir electrones con otros no metales en la capa de valencia y, por lo tanto, forman enlaces covalentes. Ejemplos: Cloro Es un gas de color amarillo verdoso con número atómico 17 y pertenece al grupo de los halógenos. Se combina con otros elementos naturales como la sal de mesa NaCl. Los compuestos de cloro se usan ampliamente en todo el mundo como desinfectantes, blanqueadores, tratamiento de agua y más. Helio Es el segundo elemento de la tabla periódica y el primero del grupo de los gases nobles. Su nombre se deriva de la palabra griega helios, que significa "sol", y fue descubierto por primera vez en 1868. Junto con el hidrógeno, es el elemento más común en el universo. EL ORIGEN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS EN NUESTRO PLANETA. Hace unos 4600 millones de años, el Sistema Solar comenzó a formarse cuando se derrumbó parte de una enorme nube molecular de polvo, gas y partículas pesadas; nuestra estrella se formó por la interacción dinámica de la gravedad y las partículas; y luego los cuerpos celestes que lo orbitaban: asteroides, cometas, lunas y planetas, incluido el nuestro. La Tierra es un planeta rocoso de tamaño mediano que concentra la mayoría de sus elementos en estado sólido o fundido, donde estos elementos se mezclan en una pequeña concentración. Sin embargo, podemos clasificar todos los elementos químicos en función de su origen y distribución. Este tipo de clasificación química se denomina clasificación de Goldschmidt. Los elementos del suelo se pueden dividir en 4 categorías amplias: Siderófilos: Los metales alcalinotérreos que se encuentran en la tabla periódica son metales de transición que se hunden en el núcleo de la tierra porque se disuelven fácilmente en hierro. Se encuentran en la corteza terrestre debido a erupciones volcánicas y desplazamiento de placas. Litófilos: estos son comunes en toda la tabla periódica; permanecen en la superficie o cerca de ella ya menudo se fusionan con las rocas porque se combinan fácilmente con el oxígeno para formar compuestos que no se hunden hasta el núcleo. La mayoría forma iones muy estables con una configuración electrónica de gas noble. Calcógenos: Pertenecen al grupo de 16 elementos de la tabla periódica. Su comportamiento es intermedio entre litófilos y siderófilos. Tienen una afinidad especial por el azufre y forman sulfuros con él. Se componen de oxígeno, azufre, selenio, telurio y el elemento radiactivo polonio. TABLA PERIÓDICA EN LA VIDA COTIDIANA Esta tabla es muy importante ya que no solo ayuda a los químicos, físicos, biólogos, sino también a cada uno de nosotros, la tabla periódica está presente en las actividades aun que muchas veces no esta presente de manera explícita, si no que esta presente por medio de los procesos que de esta se obtiene como, por ejemplo: en la medicina ya que hay muchos medicamentos y tratamientos médicos que se basan en elementos químicos y compuestos que se encuentran en la tabla periódica. Ejempló, el hierro se utiliza en suplementos para tratar la deficiencia de hierro, el calcio es esencial para la salud ósea, y el sodio y el potasio son importantes para el equilibrio electrolítico en nuestro cuerpo. La tabla de elementos es el punto de partida para cualquier estudio científico en química y otras ciencias, y es una herramienta valiosa porque contiene información detallada sobre todas las sustancias que componen la materia y sus efectos sobre la salud y el bienestar. La historia muestra que los humanos siempre están buscando formas de explotar todo el potencial de la química, a veces sin siquiera saberlo, limitándonos a menudo a los metales. Pero gracias a la ciencia hemos podido ir más allá de lo que creíamos posible hasta ser capaces de estudiar y evaluar cada uno de los elementos y sus propiedades que componen los grupos o familias de la tabla periódica en la actualidad. La evaluación científica y el desarrollo de la química moderna han heredado una base de innumerables experimentadores que han estudiado incansablemente más que simples propiedades como el peso, el color o la fuerza, impulsando así la innovación y el desarrollo. El más famoso de ellos es el nombre de Antoine­Laurent de Lavoisier, considerado el padre de la química moderna. El mundo de la ciencia es fascinante porque revela el origen del universo, explica el desarrollo y aplicación de todos los descubrimientos científicos y los traslada a la salud y protección de todas las formas de vida en nuestro planeta. La química existe en todos los niveles de la civilización actual y la materia misma, como lo demuestran las cosas con las que vivimos todos los días: Agua: H2O. Sal: cloruro de sodio. Azúcar: C12H22O11. Madera: C6H10O5. Gasolina: C12H26. Petróleo: CnH2n. Aire formado a partir de oxígeno (O), nitrógeno (N), dióxido de carbono (CO2) y otros gases. TENDENCIAS DE LA TABLA PERIÓDICA Hace referencia a las principales propiedades físicas y químicas que poseen los elementos y permite ordenarlos en la tabla periódica. Estas tendencias se refieren a cambios en la estructura atómica de cada elemento según el período o grupo al que pertenece. Las tendencias cíclicas incluyen: RADIO ATÓMICO: identifica la distancia media entre dos núcleos de un mismo elemento enlazados entre sí. Por medio del radio atómico es posible determinar el tamaño del átomo. Dependiendo de la definición, el término puede aplicarse a átomos en materia condensada, enlace covalente en moléculas, o en ionizado y estado excitado; y su valor puede obtenerse mediante mediciones experimentales o calcularse a partir de modelos teóricos. El valor del radio puede depender del estado y contexto del átomo. Los electrones no tienen órbitas definidas ni tampoco rangos claramente definidos. Más bien, sus posiciones deben describirse como distribución de probabilidad que disminuyen gradualmente a medida que uno se aleja del núcleo, sin un límite agudo; estos se denominan orbitales atómicos o nubes de electrones. Además, en la materia condensada y las moléculas, las nubes de electrones de los átomos generalmente se superponen hasta cierto punto, y algunos de los electrones pueden vagar por una gran región que abarca dos o más átomos. HISTORIA En 1920, poco después de que ya era posible determinar los tamaños de los átomos utilizando la difracción de rayos X, se sugirió que todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo radio. Sin embargo, en 1923, cuando hubo más datos disponibles, se determinó que la aproximación de un átomo como una esfera no se mantiene necesariamente cuando se compara el mismo átomo en cristales con diferentes estructuras. DEFINICIONES DEL RADIO ATOMICO Las definiciones ampliamente usadas de radio atómico incluyen: •Radio de Van der Waals: en principio, la mitad de la distancia mínima entre los núcleos de dos átomos del elemento que no están vinculados a la misma molécula. •Radio iónico: el radio nominal de los iones de un elemento en un estado de ionización específica, deducida a partir de la separación de los núcleos atómicos en sales cristalinas que incluyen el ion. En principio, la separación entre dos iones de carga opuesta adyacentes debe ser igual a la suma de sus radios iónicos. •Radio covalente: el radio nominal de los átomos de un elemento cuando tienen enlace covalente con otros átomos, como se deduce de la separación entre los núcleos atómicos en las moléculas. En principio, la distancia entre dos átomos que están unidos el uno al otro en una molécula (la longitud de ese enlace covalente) debe ser igual a la suma de sus radios covalentes. •Radio metálico: el radio nominal de átomos de un elemento cuando se unen a otros átomos por enlace metálico. Radio de Bohr: el radio de la órbita del electrón de menor energía predicho por el modelo de Bohr del átomo (1913). Es aplicable únicamente a los átomos e iones con un solo electrón, como el hidrógeno, helio simplemente ionizado, y positrónico. Aunque el modelo en sí ya está obsoleto, el radio de Bohr para el átomo de hidrógeno se considera una constante física importante. PROPIEDADES •En un mismo grupo, el radio atómico aumenta de arriba abajo con la cantidad de niveles de energía. Al ser mayor el nivel de energía, el radio atómico es mayor. •En el mismo período, el radio atómico disminuye de izquierda a derecha, ya que, al ir hacia la derecha, el número atómico (Z) aumenta en una unidad al pasar de un elemento a otro, es decir, hay un aumento de carga nuclear por lo que los electrones son atraídos. •El radio atómico puede ser covalente o metálico. La distancia entre núcleos de átomos "vecinos" en una molécula es la suma de sus radios covalentes, mientras que el radio metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de átomos "vecinos" en cristales metálicos. Usualmente, por radio atómico se ha de entender radio covalente. RADIO IONICO: es el radio que presenta un ion monoatómico en una estructura cristalina iónica. Aunque los estuvieran bien delimitados. En el caso de los iones, se considera que la distancia entre los núcleos atómicos de aniones y cationes en un arreglo cristalino corresponde a la suma de los radios iónicos del anión y el catión. En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones disminuye la fuerza eléctrica de repulsión mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de los mismos entre ellos y al núcleo positivo del átomo del que resulta un radio iónico menor que el atómico. En el caso de los aniones, el fenómeno es el contrario, el exceso de carga eléctrica negativa obliga a los electrones a alejarse unos de otros para restablecer el equilibrio de fuerzas eléctricas, de modo que el radio iónico es mayor que el atómico. LA AFINIDAD ELECTRÓNICA: de un elemento químico es la energía absorbida o liberada por un átomo en estado gaseoso cuando capta un electrón, convirtiéndose en un anión. Suele denotarse como AE. Para un elemento genérico X sería: X (g) + e­ → X­(g) + AE Existirán afinidades electrónicas negativas (energía desprendida) o positivas (energía absorbida) La afinidad electrónica (o electroafinidad) es una propiedad periódica que sigue la variación propia de la energía de ionización, ya que si un átomo tiene baja energía de ionización es que cede fácilmente el electrón y por tanto no tiende a ganarlo, siendo así su afinidad electrónica baja (en valor absoluto). Por el contrario, si la EI es alta, el átomo no tendrá tendencia a perder electrones y sí a ganarlos teniendo por tanto una AE alta (valor absoluto). Por tanto: En un periodo: como el radio atómico disminuye al avanzar en un periodo, los electrones se ven atraídos con más fuerza. En consecuencia, la afinidad electrónica aumenta al desplazarnos a lo largo de un periodo. •En un grupo: al descender en el grupo, el radio atómico aumenta y por el mismo razonamiento, la afinidad electrónica disminuye al descender en un grupo. POTENCIAL DE IONIZACION: El potencial de ionización (PI) es la energía mínima requerida para separar un electrón de un átomo o molécula específica a una distancia tal que no exista interacción electrostática entre el ion y el electrón. Inicialmente se definía como el potencial mínimo necesario para que un electrón saliese de un átomo que queda ionizado. El potencial de ionización se medía en voltios. En la actualidad, sin embargo, se mide en electronvoltios (aunque no es una unidad del SI) aunque es aceptada en julios por mol. El sinónimo de energía de ionización (EI) se utiliza con frecuencia. La energía para separar el electrón unido más débilmente al átomo es el primer potencial de ionización; sin embargo, hay alguna ambigüedad en la terminología. Así, en química, el segundo potencial de ionización del litio es la energía del proceso. MÉTODOS PARA DETERMINAR LA ENERGÍA DE IONIZACIÓN La forma más directa es mediante la aplicación de la espectroscopia atómica. A base del espectro de radiación de luz, que desprende básicamente colores en el rango de la luz visible, se pueden determinar los niveles de energía necesarios para desprender cada electrón de su órbita. Tendencias periódicas de la energía de ionización Lo más destacado de las propiedades periódicas de los elementos se observa en el incremento de las energías de ionización cuando recorremos la tabla periódica de izquierda a derecha, lo que se traduce en un incremento asociado de la electronegatividad, contracción del tamaño atómico y aumento del número de electrones de la capa de valencia. La causa de esto es que la carga nuclear efectiva se incrementa a lo largo de un periodo, generando, cada vez, más altas energías de ionización. Existen discontinuidades en esta variación gradual tanto en las tendencias horizontales como en las verticales, que se pueden razonar en función de las especificidades de las configuraciones electrónicas. Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la primera energía de ionización que se infieren por el bloque y puesto del elemento en la tabla periódica: •Los elementos alcalinos, grupo 1, son los que tienen menor energía de ionización en relación con los restantes de sus periodos. Ello es por sus configuraciones electrónicas más externas ns1, que facilitan la eliminación de ese electrón poco atraído por el núcleo, ya que las capas electrónicas inferiores a n ejercen su efecto pantalla entre el núcleo y el electrón considerado. •En los elementos alcalinotérreos, grupo 2, convergen dos aspectos, carga nuclear efectiva mayor y configuración externa ns2de gran fortaleza cuántica, por lo que tienen mayores energías de ionización que sus antecesores. •Evidentemente, los elementos del grupo 18 de la tabla periódica, los gases nobles, son los que exhiben las mayores energías por sus configuraciones electrónicas de alta simetría cuántica. •Los elementos del grupo 17, los halógenos, siguen en comportamiento a los del grupo 18, porque tienen alta tendencia a captar electrones por su alta carga nuclear efectiva, en vez de cederlos, alcanzando así la estabilidad de los gases nobles. energía de ionización de los elementos químico En general, las energías de ionización descienden a lo largo de las columnas de la tabla periódica y crecen de izquierda a derecha a lo largo de un período de la tabla. La energía de ionización muestra una fuerte anti­correlación con el radio atómico. LA ELECTRONEGATIVIDAD: La electronegatividad de un átomo en una molécula representa la tendencia de éste a atraer los electrones, que forman parte de un enlace con otro elemento, hacia sí mismo. El concepto de electronegatividad solamente puede aplicarse a moléculas, es decir, a combinaciones de átomos. Su gran utilidad es que nos permite saber qué tipo de enlace existe entre dos átomos. La electronegatividad está relacionada con la afinidad electrónica y con la energía de ionización. COMO SE MIDE LA ELECTRONEGATIVIDAD Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, haciendo una tabla de electronegatividades que va desde el número 0.7 hasta el 4.0, cabe destacar que esta magnitud es adimensional. El número 0.7 corresponde al elemento Francio el más electropositivo de todos, y el 4.0 al Flúor, el más electronegativo de todos. En general, cuanto más pequeña sea la electronegatividad (EN) más metálico será el elemento y cuanto mayor EN, más no metálico será. En la tabla periódica, la electronegatividad sigue siempre la misma tendencia, aumenta al aumentar el grupo (hacia la derecha) y disminuye al aumentar el período (hacia abajo). ¿CÓMO SE REPRESENTA LA ELECTRONEGATIVIDAD? A continuación, se ilustra esta idea con unos mapas de potencial electrostático, en los que la zona roja representa una zona rica en densidad electrónica y la azul pobre. En la molécula de hidrógeno, los dos átomos presentan la misma electronegatividad y por lo tanto la diferencia de EN es cero. Los electrones se sitúan en el enlace de manera homogénea. En la molécula de fluoruro de litio, la diferencia de electronegatividad es muy alta y los electrones tienden a irse al lado del átomo de flúor, el que presenta la electronegatividad más alta, quedando una zona pobre de electrones cerca del átomo de litio. En el HF hay una diferencia de electronegatividades de 1.9, lo cual es un valor intermedio, el enlace será covalente polar y el mapa de potencial electrostático queda de la siguiente manera: La carga nuclear efectiva: es la carga positiva neta experimentada por un electrón en un átomo polielectrónico. El término "efectiva" se usa porque el efecto pantalla de los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la carga nuclear completa. Es posible determinar la fuerza de la carga nuclear observando el número de oxidación del átomo. En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo positivo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando la ley de Coulomb. Sin embargo, en un átomo con muchos electrones, los electrones externos son, simultáneamente, atraídos al núcleo debido a su carga positiva, y repelidos por los electrones cargados negativamente. La carga nuclear efectiva en un electrón de este tipo de átomo está dada por la siguiente ecuación: Z es el número atómico, y define tanto el número de protones en el núcleo como el total de electrones de un átomo. S es la constante de pantalla, depende del número de electrones entre el núcleo y el electrón considerado, y también en qué tipo de orbital se encuentran los electrones que restan carga nuclear. No contribuyen los electrones exteriores al nivel energético considerado, pero sí el resto de los vecinos del mismo nivel. Puede determinarse mediante la aplicación sistemática de varios conjuntos de reglas, el método más simple es conocido como las reglas de Slater (en honor a John C. Slater). Nota: Zeff también suele ser presentado como "Z* ". La idea de la carga nuclear efectiva es muy útil para entender cómo se modifican a lo largo de la T.P. los alcances de los orbitales atómicos, las variaciones de las energías de ionización , afinidades electrónicas y la electronegatividad, en general, para entender las propiedades periódicas. "Una forma de mostrar el apantallamiento de los electrones es analizar el valor de la energía requerida para quitar un electrón de un átomo polielectrónico. Las mediciones muestran que se requiere 2373 KJ de energía para remover el primer electrón de 1 mol de átomo de He y 5248 KJ de energía para remover el electrón restante de un mol de iones de He+. La razón por la cual se requiere menos energía en el primer paso es que la repulsión electrón­electrón, o el apantallamiento, provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada electrón. En el He+ hay presente un solo electrón así que no hay apantallamiento y el electrón siente el efecto total de la carga nuclear +2. Por consiguiente, se requiere de mucha más energía para quitar el segundo electrón." Números de Oxidación: son números enteros que representan el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos. El número de oxidación se escribe de la siguiente manera: +1, +2, +3, +4, –1, –2, –3, –4, etc. Los Números de Oxidación (también llamados Valencias o Estados de Oxidación) son números enteros que representan el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos. El número de oxidación se escribe de la siguiente manera: +1, +2, +3, +4, –1, –2, –3, –4, etc. Reglas para asignar los Números de Oxidación de los Elementos: 1.El Número de Oxidación de todos los Elementos en Estado Libre, no combinados con otros, es cero (p. ej., Na, Cu, Mg, H2, O2, Cl2, N2). 2. El Número de Oxidación del Hidrógeno (H) es de +1, excepto en los hidruros metálicos (compuestos formados por H y algún metal), en los que es de ­1 (p. ej., NaH, CaH2). 3. El Número de Oxidación del Oxígeno (O) es de ­2, excepto en los peróxidos, en los que es de ­1, y en el OF2, donde es de +2. 4. El Número de Oxidación de los Metales, es su valencia con signo positivo. Por ejemplo, el Número de Oxidación del Mg2+ es +2. 5. El Número de Oxidación de los Iones monoatómicos coincide con la carga del ión. Por ejemplo, el Número de Oxidación del Cl­ es ­1 6. La Suma algebraica de los Números de Oxidación de los elementos de un compuesto es cero. 7. La Suma algebraica de los Números de Oxidación de los elementos de un ion poliatómico es igual a la carga del ion. Además, en los Compuestos Covalentes, el Número de Oxidación Negativo se asigna al Átomo más electronegativo y todos los demás son Positivos. VALENCIA DE UN ELEMENTO QUÍMICO es un concepto químico que se refiere a la capacidad de un átomo de un elemento químico para combinarse con átomos de otros elementos químicos para formar compuestos químicos. En otras palabras, la valencia de un átomo se refiere a la cantidad de enlaces químicos que puede formar con otros átomos. Por ejemplo, el hidrógeno tiene una valencia de 1, lo que significa que puede formar un enlace químico con un átomo de oxígeno para formar agua (H2O). TIPOS DE VALENCIA Hay diferentes tipos de valencia, pero uno de los más comunes es la valencia principal o valencia normal. La valencia principal es el número de enlaces químicos que puede formar un átomo de un elemento químico de forma normal o usual. Por ejemplo, el carbono tiene una valencia principal de 4, lo que significa que puede formar cuatro enlaces químicos con otros átomos. Otro tipo de valencia es la valencia secundaria o valencia alternativa. La valencia secundaria se refiere a la capacidad de un átomo de un elemento químico para formar un número diferente de enlaces químicos en ciertas circunstancias. Por ejemplo, el carbono también puede tener una valencia secundaria de 2, lo que significa que puede formar dos enlaces químicos en lugar de cuatro en ciertas condiciones. Además, podemos nombrar la Valencia real, que se refiere a la valencia efectiva o real de un átomo en un compuesto químico, que puede ser diferente de su valencia nominal en algunos casos. Así también existe la Valencia de oxidación, que se refiere a la capacidad de un átomo para ceder o ganar electrones en una reacción química, lo que se relaciona con su capacidad para oxidarse o reducirse. Valencia principal La valencia principal es un concepto de la química que se refiere a la capacidad de un átomo de combinarse con otros átomos para formar un compuesto químico. La valencia principal se relaciona con el número de enlaces que un átomo puede formar con otros átomos. Por ejemplo, el átomo de carbono tiene una valencia principal de cuatro, lo que significa que puede formar cuatro enlaces con otros átomos. Esto le permite combinarse con una amplia variedad de elementos químicos para formar compuestos complejos como las moléculas orgánicas. Valencia secundaria La valencia secundaria es un concepto relacionado con la valencia principal, pero se refiere a la capacidad de un átomo para formar enlaces dobles o triples en lugar de enlaces sencillos. Los átomos pueden tener una valencia secundaria diferente a su valencia principal, lo que les permite formar compuestos químicos con una estructura diferente a la que se obtiene con enlaces sencillos. Por ejemplo, el átomo de oxígeno tiene una valencia principal de dos, pero también puede formar enlaces dobles, lo que le da una valencia secundaria de cuatro. Esto permite al oxígeno combinarse con otros átomos de manera diferente a como lo haría si solo pudiera formar enlaces sencillos. Valencia Real La valencia real de un elemento químico se refiere a la cantidad real de electrones que el elemento puede aceptar o ceder en una reacción química. La valencia real puede ser diferente de la valencia formal, que se determina en base a reglas de enlace químico y no necesariamente refleja la cantidad real de electrones que se intercambian en una reacción. Por ejemplo, el oxígeno tiene una valencia formal de 2, pero su valencia real puede variar entre ­2 y ­1, dependiendo del compuesto químico en el que se encuentre. Valencia de Oxidación La valencia de oxidación se refiere a la cantidad de electrones que un elemento puede aceptar o ceder en una reacción química de oxidación­reducción. En una reacción de oxidación­reducción, un elemento se oxida (pierde electrones) y otro elemento se reduce (gana electrones). La valencia de oxidación se determina en base a la cantidad de electrones que un elemento puede aceptar o ceder en una reacción, y se expresa como un número entero positivo o negativo. Por ejemplo, en la reacción química entre el hierro y el cloro, el hierro se oxida y pierde electrones, por lo que su valencia de oxidación es positiva, mientras que el cloro se reduce y gana electrones, por lo que su valencia de oxidación es negativa. ¿Qué diferencia existe entre el número de oxidación y la valencia? El número de oxidación de un elemento se refiere a la cantidad de electrones que un átomo de ese elemento ha ganado o perdido en un compuesto químico. La valencia, por otro lado, se refiere a la capacidad de un átomo de un elemento para combinarse con otros átomos y formar enlaces químicos. ¿Qué es la órbita de valencia? La órbita de valencia es la última capa o nivel de energía en un átomo. Es la capa más externa del átomo y es la que contiene los electrones más alejados del núcleo. Los electrones que se encuentran en la órbita de valencia tienen una gran influencia en la química del átomo, ya que son los que participan en los enlaces químicos con otros átomos. EFECTO DE APANTALLAMIENTO: En general, un efecto pantalla (o de apantallamiento) es aquel capaz de atenuar una fuerza o interacción. En física atómica, el efecto pantalla sobre los electrones más externos de un átomo se describe como la atenuación de la fuerza atractiva neta sobre el electrón, debido a la presencia de otros electrones en capas inferiores y del mismo nivel energético. El efecto pantalla es una barrera de electrones de un mismo nivel, los cuales ejercen fuerzas de repulsión sobre electrones de mayor nivel, disminuyendo así la probabilidad de encontrar estos electrones en niveles inferiores. Cada nivel produce efecto de pantalla; a mayor número de electrones mayor es el efecto de pantalla. Dentro de la física cuántica este efecto es la interferencia que existe entre la última orbita de un átomo y su núcleo. Entonces el efecto pantalla va a ser menor en los orbitales s, que están menos cubiertos y más cerca del núcleo, y aumenta progresivamente hacia los orbitales p, d, y f: S es el apantallamiento que el orbital otorga a los demás orbitales, no el que recibe. Para los orbitales d y f tenemos muy baja probabilidad de encontrar sus electrones cerca del núcleo, ya que la carga nuclear queda bien apantallada por los electrones s y p más internos. Este fenómeno se hace más patente en los elementos más pesados de la tabla periódica, sexto periodo, debido a la introducción de correcciones relativistas de contracción en los orbitales s y p, incrementando sus efectos pantallas sobre los orbitales d y f que se expanden fuertemente (efectos relativistas sobre orbitales de enlace). Por el efecto relativista de contracción del orbital 6s tenemos un efecto pantalla adicional potente debido a la penetración de este orbital ­efecto penetración orbital­ en los subniveles 5d y 4f. Por consiguiente, en los elementos pesados también aparecen efectos pantallas generados por electrones de niveles energéticos superiores que penetran hacia el núcleo. Por ello, la penetración de los electrones del orbital exterior ns es mayor para los elementos d del sexto periodo en comparación con los d del cuarto periodo. Para cada electrón, las reglas de Slater proporcionan un valor para la constante de apantallamiento, conocida como s, S, o σ, que relaciona la carga nuclear efectiva y la real, según. DATOS FUNDAMENTALES DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Todas las tablas periódicas contienen datos estrictamente fundamentales de cada elemento que se encuentran en esta, los cuales permiten obtener información ordenada y clasificada a partir de sus características (masa atómica, símbolo, nombre, número atómico, electronegatividad, estado de oxidación, configuración electrónica y energía de ionización). Masa atómica: se refiere a la masa de un átomo la cual está formada por protones y neutrones. Símbolo: son aquellas abreviaturas que sirven para identificar el elemento químico. Nombre: nombre que recibe el elemento químico, puede derivar del latín, inglés, francés, alemán o ruso. Número atómico: este indica la cantidad total de protones que contiene un átomo. Electronegatividad: es aquella capacidad que tiene un átomo para ganar electrones, o atraerlos hacia él. Estados de oxidación: este indica el grado de oxidación de un átomo el cual forma parte de un elementó químico compuesto. MOLECULAS E IONES ¿Qué es una molécula? Una molécula es un conjunto de átomos (de un mismo elemento químico o de muchos diferentes) que están organizados e interrelacionados mediante enlaces químicos. También se considera a una molécula como la parte más pequeña de una sustancia que aún conserva las propiedades físicas y químicas de la sustancia. Las moléculas suelen ser químicamente estables y eléctricamente neutras. El estado de agregación de una sustancia depende en su mayor parte de la estructura y los tipos de átomos que conforman sus moléculas, pues estos determinan las fuerzas de las interacciones entre estas partículas. En este sentido, los sólidos son compuestos que tienen muy poca separación entre sus moléculas, los líquidos tienen una mediana o intermedia separación entre sus moléculas y los gases tienen mucha separación entre sus moléculas. El estudio de las moléculas y su nomenclatura no solo comprende la cantidad de átomos que las componen y las propiedades que presentan, sino también su comprensión a partir de un modelo tridimensional de sus enlaces y estructuras, es decir, de la organización en el espacio de sus átomos constituyentes. Esto significa que existen moléculas que tienen la misma composición atómica pero diferentes estructuras espaciales (y por eso estas moléculas se nombran de forma distinta). Algunos ejemplos de moléculas comunes son: Oxígeno: O2 Ácido clorhídrico: HCl Monóxido de carbono: CO Ácido sulfúrico: H2SO4 Etanol: C2H5OH Ácido fosfórico: H3PO4 Glucosa: C6H12O6 Cloroformo: CHCl3 Sacarosa: C12H22O11 Ácido paraaminobenzoico: C7H7NO2 Acetona: C3H6O Celulosa: (C6H10O5)n Trinitrotolueno: C7H5N3O6 Nitrato de plata: AgNO3 Urea: CO(NH2)2 Amoníaco: NH3 Tipos de moléculas Moléculas­Macromoléculas. Los polímeros están compuestos por macromoléculas. Las moléculas se pueden clasificar de acuerdo a la complejidad de su constitución: Moléculas discretas. Presentan un número definido de átomos, ya sean de iguales elementos o de distintos elementos químicos. Pueden clasificarse, a su vez, según la cantidad de átomos distintos que componen su estructura: moléculas monoatómicas (un mismo tipo de átomo), moléculas diatómicas (dos tipos de átomos), moléculas triatómicas (tres tipos de átomos), moléculas tetraatómicas (cuatro tipos de átomos), etc. Macromoléculas o polímeros. Se llama así a las cadenas moleculares de gran tamaño. Están compuestas por piezas más simples, que se unen entre sí para lograr secuencias extensas y que adquieran propiedades nuevas y específicas. Los plásticos, por ejemplo, son un material compuesto a partir de macromoléculas orgánicas. La polaridad es una propiedad que tienen las moléculas y está estrechamente relacionada con las separación de cargas eléctricas que tiene o que se genera dentro de cada molécula. Esta propiedad influye en la solubilidad, pues sustancias polares disuelven sustancias polares y sustancias apolares disuelven solo sustancias apolares, aunque siempre existen situaciones intermedias. Los puntos de fusión y ebullición, e incluso los estados de agregación, también están afectados por la polaridad. Por tanto, las moléculas se pueden clasificar también según su polaridad en: Moléculas polares. Son aquellas formadas por átomos con electronegatividad diferente, es decir, que el átomo con mayor electronegatividad atrae hacia sí mismo y con mayor fuerza a los electrones del enlace, por lo que queda una densidad de carga negativa alrededor de él. Por el contrario, quedará una densidad de carga positiva sobre el átomo menos electronegativo. Este proceso llevará finalmente a la formación de un dipolo, que es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud. Moléculas apolares. Son aquellas cuyos átomos poseen idéntica electronegatividad, es decir, no presentan desigualdad respecto a la atracción de los electrones y conservan una carga neutra en situación ordinaria. La simetría de una molécula (la posición que ocupa cada uno de sus átomos en su estructura) también puede influir en la determinación de si una molécula es polar o apolar. Existen moléculas compuestas por átomos de electronegatividad distinta, pero que de igual manera son apolares, pues cuando se suman las densidades de carga de varias partes de la molécula, se anulan estas cargas, y la molécula queda finalmente con carga neutra, es decir, sin carga eléctrica.Molécula ­ polaridad Diferencias entre átomo y molécula Átomo­Molécula Los átomos son partículas mucho más pequeñas y sencillas que las moléculas. Las moléculas están formadas por átomos unidos entre sí por enlaces químicos, por tanto, los átomos son partículas más pequeñas que las moléculas. De hecho, la mayoría de las moléculas puede someterse a procedimientos de ruptura o lisis de sus enlaces químicos, transformándose a moléculas más simples, o a elementos químicos puros, es decir, átomos. Molécula de agua La molécula de agua se compone por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Una molécula de agua contiene únicamente dos elementos: un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno (H2O) enlazados covalentemente. Esto se descubrió en 1782 gracias al químico Henry Cavendish, pues desde épocas antiguas el agua se pensaba como un elemento. El agua tiene una estructura no lineal. Sus dos átomos de hidrógeno se encuentran enlazados al átomo de oxígeno y forman un ángulo de 104.5º entre sí. Esta distribución de sus átomos, sumado al alto valor de electronegatividad del átomo de oxígeno, genera la formación de un dipolo eléctrico que determina la polaridad del agua. Por lo tanto, el agua es una molécula polar. El agua es considerada como el solvente universal, ya que casi todas las sustancias pueden disolverse en ella. Las sustancias solubles en agua son polares y llamadas hidrófilas. Las sustancias no polares (apolares), como el aceite o la gasolina, son llamadas hidrófobas y no se disuelven en agua. La molécula del agua, sumamente abundante en nuestro planeta, forma también parte de numerosas sustancias orgánicas y de los cuerpos de los animales y las plantas. ¿Qué es un ion? Un ion es una molécula o átomo que presenta carga eléctrica positiva o negativa. Es decir, un ion es un átomo cuya carga eléctrica no es neutra. La palabra ion proviene del griego ἰών [ion], que significa 'que va'. Esta palabra se usó por primera vez en la lengua inglesa en 1834 gracias al científico Michael Faraday, quien en 1830 había propuesto la existencia de los iones. Luego, en 1884, el científico Arrhenius desarrolló la teoría que llevó a su verificación. Los iones se forman por ionización. El término se refiere al fenómeno de ganancia o pérdida de electrones del átomo cuando es sometido a determinados procesos. La pérdida o ganancia de electrones permite al átomo adquirir carga eléctrica, transformándose en un ion. Si la carga eléctrica es positiva, se denomina catión; si es negativa, se denomina anión. Se concluye que los átomos no ionizados son neutros eléctricamente. Para representar los iones se usa la siguiente forma: Se escribe el símbolo del átomo (por ejemplo, Al por el aluminio); Se agrega el símbolo más (+) o menos (­) para indicar si la carga es negativa o positiva; Si el número de electrones ganado o perdido es superior a 1, se indica la cantidad. Por ejemplo, Un catión simple de hidrógeno se representa así: H+ Un catión simple de aluminio se representa así: Al3+ Los iones pueden ser monoatómicos (formados por un solo átomo) o poliatómicos (formados por dos o más átomos). NÚMERO DE OXIDACIÓN DE UN ELEMENTO ¿cómo surgió el número de oxidación de un elemento? El concepto de número de oxidación surgió a medida que los científicos comenzaron a comprender y estudiar la naturaleza de las reacciones químicas y la transferencia de electrones. A principios del siglo XIX, el químico sueco Jöns Jakob Berzelius desarrolló un sistema de nomenclatura química que incluía la idea de Valencia. La valencia es un término (obsoleto) que indica el número de enlaces que presenta un elemento en un compuesto químico. Es el número de electrones que le faltan o tiene que ceder un elemento químico para completar su último nivel de energía. Normalmente, los elementos químicos presentan una o más valencias. Actualmente, se ha reemplazado este término por el concepto de números de oxidación y que realmente representa lo mismo. A medida que los científicos estudiaban las reacciones químicas, se dieron cuenta de que algunos elementos tenían una tendencia constante a ganar o perder electrones en las reacciones. Esto llevó al desarrollo del concepto de número de oxidación. El número de oxidación se basa en la idea de que los electrones pueden ser transferidos entre los átomos durante una reacción química. Reglas establecidas en la nomenclatura química para determinar el número de oxidación. 1. El número de oxidación de un elemento en su forma elemental (átomo neutro) es siempre cero. 2. El número de oxidación de un ion monoatómico es igual a la carga del ion. 3. En compuestos iónicos, el número de oxidación del elemento se determina por la carga del ion al que pertenece. 4. En compuestos covalentes, el número de oxidación se determina asumiendo que los electrones de enlace se comparten de manera equitativa entre los átomos. Es importante destacar que el número de oxidación no siempre refleja la carga real de un átomo en un compuesto, ya que puede haber transferencia parcial de electrones o características especiales en ciertos casos. Sin embargo, el número de oxidación es una herramienta útil para comprender y predecir las reacciones químicas y el comportamiento de los compuestos. ¿Qué es el número de oxidación de un elemento? número de oxidación, también conocido como estado de oxidación, es un número que indica la carga eléctrica relativa de un átomo en un compuesto químico. Se utiliza para determinar cómo los electrones se comparten o se transfieren entre los átomos en una molécula o en un ion. ¿Cómo determinar el número de oxidación de un elemento? La nomenclatura de compuestos inorgánicos se basa en reglas específicas para asignar números de oxidación a los elementos. Aquí tienes algunas pautas generales para determinar el número de oxidación de un elemento en un compuesto inorgánico: 1. Los elementos sin carga, como los átomos libres en estado elemental, tienen un número de oxidación de cero. Por ejemplo, el hidrógeno molecular (H₂) tiene un número de oxidación de cero, ya que cada átomo de hidrógeno comparte igualmente los electrones. 2. En un compuesto neutro, la suma de los números de oxidación de todos los elementos es cero. Por ejemplo, en el agua (H₂O), el número de oxidación del hidrógeno es +1, mientras que el número de oxidación del oxígeno es -2. La suma de +1 y (-2) es igual a cero. 3. Los elementos en los grupos 1 y 2 (metales alcalinos y alcalinotérreos, respectivamente) generalmente tienen números de oxidación positivos. En el grupo 1, los elementos tienen un número de oxidación de +1, y en el grupo 2, los elementos tienen un número de oxidación de +2. Por ejemplo, en el cloruro de sodio (NaCl), el número de oxidación del sodio es +1, mientras que el número de oxidación del cloro es -1. 4. El oxígeno generalmente tiene un número de oxidación de -2 en la mayoría de los compuestos. Sin embargo, hay algunas excepciones, como los peróxidos, donde el oxígeno tiene un número de oxidación de -1. Por ejemplo, en el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), el número de oxidación del oxígeno es -1. 5. El hidrógeno generalmente tiene un número de oxidación de +1 cuando se combina con no metales, y -1 cuando se combina con metales. Por ejemplo, en el ácido clorhídrico (HCl), el número de oxidación del hidrógeno es +1, mientras que en el hidruro de sodio (NaH), el número de oxidación del hidrógeno es -1. Estas son solo algunas pautas generales, y hay muchas excepciones y variaciones dependiendo del compuesto específico. Es importante consultar la tabla periódica y las reglas específicas de nomenclatura para determinar el número de oxidación de un elemento en un compuesto inorgánico en particular. TABLA DE LOS ÚMEROS DE OXIDACIÓN ELEMENTOS QUE GERERAMENTE FORMAN COMPUESTOS DIFERENCIA ENTRE NÚMERO DE OXIDACIÓN Y VALENCIA La química es la ciencia que estudia la estructura y composición de la materia, así como las transformaciones que ésta experimenta. Uno de los conceptos más importantes en química son la valencia y el estado de oxidación de los elementos químicos. Primeramente podemos definir conceptos como que la valencia se refiere al número de electrones que un átomo utiliza para enlazarse con otros átomos. En otras palabras, es la capacidad de un átomo para formar enlaces químicos. La valencia se representa mediante un número que indica la cantidad de electrones que un átomo puede aportar o recibir para establecer un enlace químico.Por ejemplo, el carbono tiene una valencia de cuatro, lo que significa que puede formar hasta cuatro enlaces químicos con otros átomos. El oxígeno tiene una valencia de dos, lo que significa que puede formar hasta dos enlaces químicos. La valencia es un concepto importante para entender la estructura y las propiedades de las moléculas. Por otro lado esta el estado de oxidación, también conocido como número de oxidación, se refiere a la carga eléctrica que tiene un átomo en un compuesto. Un átomo puede perder o ganar electrones para formar un enlace químico y, por lo tanto, tener un estado de oxidación positivo o negativo.Por ejemplo, el sodio (Na) tiene un estado de oxidación de +1 cuando se encuentra en el compuesto NaCl, ya que pierde un electrón para formar un enlace con el cloro (Cl), que tiene un estado de oxidación de ­1. El estado de oxidación es un concepto importante para entender la reactividad de los compuestos y las reacciones químicas. Ahora bien La principal diferencia entre valencia y estado de oxidación es que la valencia se refiere a la capacidad de un átomo para formar enlaces químicos, mientras que el estado de oxidación se refiere a la carga eléctrica que tiene el átomo en un compuesto. •La valencia se representa mediante un número que indica la cantidad de electrones que un átomo puede aportar o recibir para establecer un enlace químico.El estado de oxidación se representa mediante un número que indica la carga eléctrica que tiene el átomo en un compuesto. •La valencia es un concepto importante para entender la estructura y las propiedades de las moléculas.El estado de oxidación es un concepto importante para entender la reactividad de los compuestos y las reacciones químicas. En resumen ambos son conceptos importantes en química que permiten entender la estructura, las propiedades y la reactividad de los compuestos químicos. Mientras que la valencia se refiere a la capacidad de un átomo para formar enlaces químicos, el estado de oxidación se refiere a la carga eléctrica que tiene el átomo en un compuesto. TABLA DE NUMERO DE OXIDACIÓN DE LOS ELEMENTOS. ¿Qué es la tabla de oxidación? La tabla de oxidación de los elementos, también conocida como tabla de estados de oxidación, es una herramienta utilizada en química para determinar los posibles estados de oxidación de los elementos en compuestos químicos. Proporciona información sobre la tendencia de los elementos a ganar, perder o compartir electrones durante una reacción química. la tabla de oxidación de los elementos es el resultado de siglos de investigación y estudio de las propiedades químicas de los elementos. Ha evolucionado a lo largo del tiempo a medida que se han descubierto nuevos elementos y se ha desarrollado una comprensión más profunda de la química. Hoy en día, es una herramienta fundamental en la química y desempeña un papel importante en la predicción y el análisis de las reacciones químicas. Trayectoria de la tabla de oxidación La trayectoria de la tabla de oxidación ha evolucionado a lo largo del tiempo a medida que se han realizado descubrimientos y avances en la comprensión de la química y la estructura atómica. A continuación, se presenta una breve descripción de su trayectoria: 1. Inicios de la teoría de la valencia: A mediados del siglo XIX, los científicos comenzaron a desarrollar la teoría de la valencia para explicar cómo los elementos se combinan en compuestos químicos. La valencia se refería a la capacidad de un elemento para formar enlaces y determinaba su estado de oxidación. Sin embargo, en esta etapa inicial, no existía una tabla de oxidación como tal. 2. Desarrollo de la tabla periódica: A finales del siglo XIX, Dmitri Mendeléyev formuló la tabla periódica de los elementos, que organizaba los elementos en función de sus propiedades químicas y su número atómico. Esta tabla proporcionó un marco para entender mejor las relaciones entre los elementos y sus comportamientos químicos. 3. Observaciones de tendencias en los estados de oxidación: A medida que los científicos estudiaban los compuestos químicos y las reacciones, comenzaron a notar patrones y tendencias en los estados de oxidación de los elementos. Estas observaciones llevaron al desarrollo de una tabla de referencia para los estados de oxidación más comunes. 4. Refinamiento y expansión de la tabla de oxidación: A lo largo del siglo XX, la tabla de oxidación fue refinada y ampliada a medida que se descubrían nuevos elementos y se profundizaba en el conocimiento de la química. Los científicos determinaron los estados de oxidación para una amplia gama de elementos y compuestos, lo que permitió una aplicación más precisa de la tabla en diferentes contextos químicos. 5. Incorporación de excepciones y variantes: A medida que se descubrían más compuestos y se investigaban reacciones químicas más complejas, los científicos también descubrieron excepciones y variantes a las reglas generales de los estados de oxidación. Estas excepciones se incorporaron a la tabla de oxidación, lo que permitió una interpretación más precisa y detallada de los estados de oxidación en una variedad de situaciones. La tabla de oxidación se basa en principios y reglas generales, aunque existen algunas excepciones y variaciones dependiendo del elemento y las circunstancias particulares. Sin embargo, proporciona una guía útil para predecir y comprender los estados de oxidación en una amplia variedad de compuestos químicos. Aspectos importantes relacionados con la tabla de oxidación. 1. Definición de estado de oxidación: El estado de oxidación de un elemento es una medida de la carga eléctrica relativa que lleva ese elemento cuando forma un compuesto. Indica si el elemento ha ganado o perdido electrones y en qué cantidad. 2. Importancia del estado de oxidación: El estado de oxidación es fundamental para comprender cómo los elementos se combinan y reaccionan entre sí para formar compuestos. Permite predecir la valencia de un elemento y su capacidad para formar enlaces químicos. 3. Reglas generales para determinar el estado de oxidación: Existen reglas generales que se utilizan para determinar el estado de oxidación de un elemento en un compuesto. Por ejemplo, en la mayoría de los compuestos, el hidrógeno tiene un estado de oxidación de +1, mientras que el oxígeno tiene un estado de oxidación de ­2. Sin embargo, hay excepciones a estas reglas, por lo que es importante tener en cuenta el contexto y las características específicas de cada compuesto. 4. uso de la tabla de oxidación: La tabla de oxidación enumera los posibles estados de oxidación para cada elemento. Está organizada de manera sistemática y proporciona una referencia rápida para determinar los estados de oxidación de los elementos. Algunas tablas también incluyen información adicional, como los estados de oxidación menos comunes y las excepciones a las reglas generales. 5. Relación con la tabla periódica: La tabla de oxidación está estrechamente relacionada con la tabla periódica de los elementos. Los elementos se agrupan en función de sus características químicas similares y su posición en la tabla periódica puede dar una idea de sus posibles estados de oxidación. 6. Aplicaciones prácticas: La tabla de oxidación es útil en diversos campos de la química, como la predicción de reacciones químicas, el equilibrio redox, la formulación de compuestos químicos y la interpretación de ecuaciones químicas. Es importante tener en cuenta que la tabla de oxidación es una herramienta útil, pero no siempre puede predecir con precisión los estados de oxidación en todos los casos. Algunos compuestos pueden presentar estados de oxidación inusuales o variantes dependiendo del entorno químico. En tales situaciones, se requiere un análisis más detallado. ESTADOS DE OXIDACIÓN Elemento Símbolo Estado de oxidación Elemento Símbolo Estado de oxidación Aluminio Al 3 Antimonio Sb 3y5 Arsénico As 3y5 Ástato At 1, 3, 5 y 7 Azufre S 2, 4 y 6 Bario Ba 2 Berilio Be 2 Bismuto Bi 3y5 Boro B 3 Bromo Br -1,1, 3, 5 y 7 Cadmio Cd 2 Calcio Ca 2 Carbono C 2y4 Cesio Cs 1 Zinc Zn 2 Circonio Zr 4 Cloro Cl 1, 3, 5 y 7 Cobalto Co 2y3 Cobre Cu 2y1 Cromo Cr 2, 3, 4, 5 y 6 Escandio Sc 3 Estaño Sn 2y4 Estroncio Sr 2 Flúor F 1 Fósforo P 3,4 y 5 Galio Ga 3 Germanio Ge 2,4 y -4 Hafnio Hf 4 Hidrógeno H 1 y -1 Hierro Fe 2y3 Iridio Ir 2, 3, 4 y 6 Itrio Y 3 Lantano La 3 Litio Li 1 Magnesio Mg 2 Manganeso Mn 2, 3, 4, 6, 7 Mercurio Hg 1y2 Molibdeno Mo 2, 3, 4, 5 y 6 Niobio Nb 3 Níquel Ni 2y3 Nitrógeno N 2, 3, 4 y 5 Oro Au 1y3 Osmio Os 2, 3, 4 y 6 Oxígeno O -2 Plata Ag 1 Platino Pt 2y4 Plomo Pb 2y4 Potasio K 1 Renio Re 1, 2, 4, 6 y 7 Rodio Rh 2, 3 y 4 Rubidio Rb 1 Rutenio Ru 2, 3, 4, 6 y 8 Selenio Se 2, 4 y 6 Silicio Si 4 Sodio Na 1 Talio Tl 1y3 Tántalo Ta 5 Tecnecio Tc 7 Telurio Te 2, 4 y 6 Titanio Ti 3y4 Vanadio V 2, 3, 4 y 5 Yodo I +/-1,3, 5 y 7 NOMENCLATURA QUIMICA INORGANICA Existen tres tipos de nomenclaturas para nombrar compuestos químicos inorgánicos que son: nomenclatura sistemática nomenclatura de stock nomenclatura tradicional Nomenclatura sistemática, con prefijos / atomicidad También llamada nomenclatura por atomicidad, estequiométrica o IUPAC, implica nombrar sustancias usando prefijos numéricos griegos que indican la atomicidad de cada elemento en cada molécula. La atomicidad indica el número de átomos de un mismo elemento en una molécula. Por ejemplo, la fórmula molecular del agua es H2O, lo que significa que cada molécula del compuesto contiene un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno; más prácticamente, la atomicidad en una fórmula química también se aplica a cada elemento Una proporción definida de una sustancia. En este artículo sobre nomenclatura química, es más conveniente pensar en la atomicidad como el número de átomos de un elemento por molécula. La forma exacta de nombrar estos compuestos es: prefijo nombre común prefijo nombre específico. Un prefijo es una palabra precedida por el nombre de un compuesto que indica el número de átomos en una molécula del elemento. Hay varios prefijos del griego, los siguientes son los números atómicos a los que se aplican los prefijos. (Usualmente solo se usa el prefijo hepta. Otros usos son cada vez más raros). Prefijos griegos Mono Di Tri Tetra Penta Hexa Hepta Octa Nona Deca Número de átomos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 El prefijo mono­ generalmente se evita a menos que exista la posibilidad de confusión. Por ejemplo, CrBr3: tribromuro de cromo; CO: monóxido de carbono En los casos en los que estamos hablando de grupos de átomos en lugar de átomos, como compuestos como sales dobles y sales ternarias, sales de óxidos, se pueden usar los prefijos bis­, tris­, tetraquis, pentaquis, hexaquis, etcétera. etc. Por ejemplo, fluorapatita Ca5F(PO4)3: fluoruro de calcio tris(fosfato), porque cuando se usa el término trifosfato se refiere al anión trifosfato [P3O10]5­, que en este caso sería sí: Ca 5 F (P 3 O 10) 3 Nomenclatura stock con números romanos Este sistema de nomenclatura se basa en la nomenclatura de los metales en sus estados de oxidación y no tiene forma escrita. La valencia (o mejor dicho, el estado de oxidación) indica el número de electrones que tiene un átomo para participar en un enlace químico; es positivo si tiende a ceder electrones y negativo si tiende a ganar electrones. En general, de acuerdo con este sistema de nombres, los compuestos se nombran de la siguiente manera: el nombre común "de" el nombre del estado de oxidación del elemento dado. A menos que se simplifique la fórmula, se puede ver en la parte inferior de los otros elementos (compuestos binarios y ternarios). El número de valencia se coloca como una firma para los átomos (elementos) en la fórmula molecular. cambio de valencia Ejemplos: Fe2S3, Fe2 3S3­2, sulfuro de hierro (III) Ejemplos: SO3, S 6O3­2, óxidos de azufre (VI) Nomenclatura tradicional En este sistema de nomenclatura se indica la valencia del elemento de nombre específico con una serie de prefijos y sufijos. De manera general las reglas son: Cuando el elemento solo tiene una valencia, simplemente se coloca el nombre del elemento precedido de la sílaba “de” o bien se termina el nombre del elemento con el sufijo –ico. K2O, óxido de potasio u óxido potásico Cuando tiene dos valencias diferentes se usan los sufijos ­oso e ­ico 1. ­oso cuando el elemento usa la valencia menor: FeO, Fe+2O­2, hierro con la valencia 2, (estado de oxidación +2), óxido ferroso 2. ­ico cuando el elemento usa la valencia mayor: Fe2O3, Fe2+3O3­2, hierro con valencia 3, (estado de oxidación +3), óxido férrico3 Cuando tiene tres distintas valencias se usan los prefijos y sufijos. 1. hipo­ … ­oso (para la menor valencia): P2O, P2+1O­2, fósforo con la valencia 1, (estado de oxidación +1), óxido hipofosforoso 2. ­oso (para la valencia intermedia): P2O3, P2+3O3­2, fósforo con valencia 3, (estado de oxidación +3), óxido fosforoso 3. ­ico (para la mayor valencia): P2O5, P2+5O5­2, fósforo con valencia 5, (estado de oxidación +5), óxido fosfórico 1. 2. 3. 4. Cuando tiene cuatro valencias diferentes se usan los prefijos y sufijos hipo­ … ­oso (para la valencia más pequeña) ­oso (para la valencia pequeña) ­ico (para la valencia grande) per­ … ­ico (para la valencia más grande) 1. 2. 3. 4. 5. Cuando tiene cinco valencias diferentes se usan los prefijos y sufijos: hipo­ … ­oso (para la valencia más pequeña) ­oso (para la valencia media­menor) ­ico (para la media) per­ … ­ico (para la valencia media­mayor) hiper­ … ­ico (para la valencia mayor) Otras reglas y conceptos generales Los compuestos (binarios y ternarios) en su nomenclatura están compuestos por dos nombres: el genérico y el específico. El nombre genérico o general es el que indica a qué grupo de compuestos pertenece la molécula o su función química, por ejemplo si es un óxido metálico/básico, un óxido no metálico/ácido, un peróxido, un hidruro, un hidrácido, un oxácido, una sal haloidea, etc. Y el nombre específico es el que diferencia a las moléculas dentro de un mismo grupo de compuestos. Por lo general en los tres sistemas de nomenclatura se escribe primero el nombre genérico seguido del específico. Por ejemplo: óxido ferroso y óxido férrico, estos dos compuestos pertenecen al grupo de los óxidos y por eso su nombre genérico es óxido y a la vez los nombres específicos ferroso y férrico hacen referencia a dos compuestos diferentes FeO y Fe2 O3, respectivamente. En general, en una fórmula molecular de un compuesto se coloca a la izquierda el elemento con estado de oxidación positivo (elemento más electropositivo) y a la derecha el que tenga el estado de oxidación negativo (elemento más electronegativo). Y por el contrario, en nomenclatura se coloca primero el nombre genérico, que es el que designa al elemento de la derecha (el más electronegativo), y el nombre específico en segundo lugar, que es el que designa al elemento de la izquierda (el más electropositivo). Por ejemplo en el óxido de sodio, Na2O, Na+12O­2, el nombre genérico óxido hace referencia al segundo elemento de la fórmula que es el “oxígeno”, el más electronegativo, y el nombre específico “sodio” hace referencia al primer elemento de la fórmula que es el sodio y el menos electronegativo o más electropositivo. ¿Cómo se trabajan los estados de oxidación para poder nombrar correctamente un compuesto inorgánico? Se puede trabajar con más de un estado de oxidación, hasta el estado de oxidación +7 en los elementos representativos (Nota: recordar que aquí estamos mostrando el estado de oxidación como superíndice de cada elemento en la fórmula del compuesto). Con las mismas fórmulas moleculares se puede determinar con qué estado de oxidación actúan los átomos de la sustancia aunque en su fórmula no se observen. Esto se logra con el hecho que en la fórmula de una sustancia la suma de los estados de oxidación de todos los átomos de la sustancia debe ser igual a cero, lo que significa que la molécula será neutra, sin carga. En el caso de los iones, es decir cuando en la fórmula se indique una carga positiva o negativa para el conjunto, la suma de los estados de oxidación de todos los átomos de la sustancia debe ser igual a la carga del ion. Véase como ejemplo la imagen del "ácido nítrico" al final de la sección oxácidos, del lado derecho de la imagen se encuentran el ion nitrato y el ion hidrógeno con cargas ­1 y +1, respectivamente. Otras reglas son: Por ejemplo, usando la valencia: FeO, este compuesto es un óxido, el oxígeno en el óxido está en el estado de oxidación ­2, por lo que para que la molécula sea neutra, se deben agregar suficientes estados de oxidación al hierro para igualar los estados de oxidación cero. . . El hierro puede usar el estado de oxidación 2 y 3, por lo que el hierro usará el estado de oxidación 2 en esta molécula. Dado que solo hay un átomo de hierro con una valencia de 2, el átomo de hierro en esta molécula tiene un estado de oxidación de 2, al igual que solo hay un átomo de oxígeno con un estado de oxidación de ­2, por lo que la suma de todas las sumas. el estado de oxidación del oxígeno es ­2. Ahora bien, la suma de todos los estados de oxidación de un átomo es igual a cero, porque la molécula es neutra, no tiene carga (2) (­2) = 0. En el estado de oxidación de este compuesto, la fórmula molecular es Fe2O­2. En otro ejemplo, en el compuesto Fe2O3, también debemos buscar el cero en la suma de los estados de oxidación de todos los átomos, entonces la molécula es neutra, ya que hay 3 átomos de oxígeno y opera en el estado de oxidación ­2, entonces en la molécula la suma de los estados de oxidación del oxígeno "es el número atómico del elemento multiplicado por el estado de oxidación en el que funciona", que suman ­6. De esta forma, se deben sumar los estados de oxidación de los átomos de hierro para que la suma sea cero, ya que la molécula es neutra. Como hay 2 átomos de hierro, funcionará con un estado de oxidación de 3, haciendo un total de 6, más ­6 para el oxígeno será igual a cero, lo que significa que la molécula tiene carga cero. El número de átomos y estados de oxidación en la molécula son: Número de átomos de hierro = (2) Estado de oxidación de cada átomo de hierro = (3) Número de átomos de oxígeno = (3) Estado de oxidación de cada átomo de oxígeno = (­2) La operación completa se ve así: [2(3)] [3(­2)] = 0. La fórmula con estado de oxidación es Fe23O3­2. Como se mencionó anteriormente, el estado de oxidación indica los electrones involucrados en el enlace, y en el último compuesto, Fe23O3­ 2, cada uno de los dos átomos de hierro cedió 3 electrones al átomo de oxígeno, mientras que cada uno de los tres átomos de oxígeno ganó 2 electrones ; dos de los tres átomos de oxígeno ganan 2 electrones de los dos átomos de hierro, el tercer átomo de oxígeno gana 2 electrones y los dos átomos de hierro dejan 1 electrón cada uno. FUNCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS Se ha dado el nombre de función inorgánica al grupo de compuestos similares que presentan un conjunto de propiedades comunes. Las principales funciones químicas inorgánicas son: función óxido, función anhídrida, función hidróxido, función ácido y función sal. Los peróxidos inorgánicos consisten en combinaciones binarias del oxígeno junto a metales. Poseen en su estructura el ion peróxido (O22­) también llamado dióxido (2­). Éste ión está compuesto por dos átomos de oxígeno con dos cargas negativas. Algunos ejemplos de peróxidos son; el peróxido de cobre, el de sodio, el de magnesio, el de bario o el de hidrógeno y por supuesto jamás deben confundirse con óxidos o hidróxidos. ¿Cómo se formulan los peróxidos inorgánicos? Los peróxidos se formulan utilizando la valencia del oxígeno ­1, ya que los dos oxígenos comparten una pareja de electrones, por lo que en este grupo de elementos no se pueden simplificar las valencias. La fórmula de los peróxidos es del tipo X2(O2)n (donde X es el elemento metálico, O es oxígeno y n es la valencia del elemento metálico). ¿Qué tipos de nomenclatura de peróxidos hay? A continuación, veremos cómo se nombran correctamente: •En la nomenclatura y formulación sistemática con prefijos multiplicadores, se nombra el compuesto indicando el número de átomos de cada elemento con los prefijos multiplicadores correspondientes de igual manera que hacíamos con los óxidos. Por lo tanto, si el número de átomos es 1 la partícula será mono, 2 Di, 3 tri, y así sucesivamente. Por ejemplo, el CuO2 se nombrará como dióxido de cobre, el FeO2 como dióxido de hierro y el Na2O2 como dióxido de sodio. •En la nomenclatura de composición con número de oxidación, diremos la partícula peróxido de­ seguido del nombre del elemento y al final el número de oxidación de este elemento en números romanos y entre paréntesis. Por ejemplo, el Na2O2 se nombraría como peróxido de sodio, el FeO2 como peróxido de hierro(II). Aquí sí es necesario indicar el número de oxidación ya que el hierro puede tener tanto número de oxidación 2 como 3 y por último, el H2O2, se nombra como peróxido de hidrógeno (en este caso se acepta el nombre tradicional de agua oxigenada para el peróxido de hidrógeno). •En la nomenclatura de composición con número de carga, los peróxidos se nombran como dióxido (2­) de la siguiente manera: FeO2: dióxido (2­) de hierro (2+) Recuerda que la carga se pone al final del nombre y sin dejar espacio. Na2O2: Dióxido (2­) de sodio (en este caso como el sodio sólo tiene una carga no se indica). H2O2: Al no tener un carácter iónico no se debería de nombrar de esta manera. •En la nomenclatura tradicional se nombra la palabra peróxido seguida del elemento metálico teniendo en cuenta la valencia de éste último y añadiendo los mismos sufijos que en las otras familias de compuestos. Aunque está en desuso, dada la gran cantidad de textos químicos antiguos que la utilizan, es necesario a nivel informativo conocer la nomenclatura tradicional. Ejemplos: 1 valencia: Li2O2: peróxido lítico 2 valencias: Cu2O2: peróxido cuproso CuO2: peróxido cúprico 3 valencias: +2 – CrO2: peróxido hipocromoso +3 – Cr2(O2)3: peróxido cromoso +6 – Cr2(O2)6 – Cr(O2)3: peróxido crómico 4 valencias: U+3: U2(O2)3: peróxido hipouranoso U+4: U(O2)2: peróxido uranoso U+5: U2(O2)5: peróxido uránico U+6: U(O2)3: peróxido peruránico FUNCIÓN ÓXIDO Y SU NOMENCLARTURA Óxidos. Los óxidos son combinaciones del oxígeno con los metales (óxidos básicos) y con los no metales (óxidos ácidos) . En estas combinaciones el oxígeno actúa con número de oxidación, ­ 2. Óxidos básicos. Los óxidos básicos o metálicos tienen de fórmula general: X2On donde X es el metal y n es la valencia con que actúa. 2 es la valencia del oxígeno. Como en todas las combinaciones binarias se intercambian las valencias. Para los metales alcalinos, n = 1 y sus óxidos serán por ejemplo: K2O, Na2O, etc... Para los metales alcalinotérreos, n = 2 y sus óxidos serán por ejemplo: Ca2O2 = CaO, Mg2O2 = MgO, etc... Para los metales térreos, n = 3 y sus óxidos serán por ejemplo: Al2O3, etc... Muchos metales de transición forman varios óxidos, así del hierro se conocen: FeO y Fe2O3. Del manganeso con valencias, 2, 3, 4, 6 y 7 se tienen los óxidos: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 y Mn2O7. Nomenclatura. a) Nomenclatura tradicional. Cuando el metal forma un solo óxido, se nombran los óxidos con la palabra óxido seguida del nombre del metal precedida de la preposición de, o bien sin preposición, terminando el nombre del metal en ­ico. Ejemplos. Na2O CaO óxido de sodio ó sódico óxido de calcio ó cálcico Si el metal forma dos óxidos, el nombre del metal termina en ­oso cuando éste actúa con la valencia menor y en ­ico cuando actúa con la valencia mayor. Ejemplos. CoO óxido cobaltoso Co2O3 óxido cobáltico b) Nomenclatura de Stock. Los óxidos se nombran con la palabra óxido, seguida del nombre del metal (o no­ metal), y a continuación el número de oxidación del elemento con números romanos entre paréntesis. Ejemplos. FeO óxido de hierro (II) Fe2O3 óxido de hierro (III) c) Nomenclatura sistemática. Según esta nomenclatura, las proporciones en que se encuentran los elementos en los óxidos se indican mediante prefijos griegos (mono­, di­, tri­, tetra­, penta­, hexa­, hepta­ , etc..) para 1, 2, 3 , 4 etc.. átomos, pudiendose utilizar los prefijos hemi­ (1/2) y sesqui­ (2/3). Ejemplos. MnO monóxido de manganeso Mn2O3 trióxido de dimanganeso MnO2 dióxido de manganeso MnO3 trióxido de manganeso Mn2O7 heptaóxido de dimanganeso Óxidos ácidos. Los óxidos ácidos tienen de fórmula general: Y2On donde Y es el no­metal y n es la valencia con que actúa. 2 es la valencia del oxígeno. Como en todas las combinaciones binarias se intercambian las valencias. FUNCIÓN ÁCIDO Y SU NOMENCLATURA Los ácidos son compuestos que presentan en su estructura molecular uno o más átomos de hidrógeno, los cuales al disolverse en el agua se liberan en forma de catión H+ llamado: ion hidrógeno, protón o hidrogenión. Los ácidos tienen propiedades opuestas a las bases, así: • enrojecen al papel tornasol • incolora la solución de fenolftaleína • neutralizan los hidróxidos o bases • tienen sabor agrio • corroen metales Según su composición, los ácidos inorgánicos se clasifican en dos grupos: hidrácidos (poseen hidrógenos y un no metal) y oxácidos (poseen hidrógeno, no metal y oxígeno). Ácidos hidraxidos Son compuestos binarios que forma el hidrógeno por combinación química con elementos no metálicos de los grupos VIA (S, Se, Te) y del grupo VIIA (F, Cl, Br, I); por lo tanto no poseen oxígeno en su molécula. La nomenclatura tradicional establece que se coloque el nombre genérico ácido seguido del nombre del no metal terminando en el sufijo hídrico (más usado en solución acuosa) Ácidos oxácidos Son compuestos ternarios, en general se obtienen por reacción química de un oxido ácido (anhidrido) y el agua. Se diferencian de los hidrácidos en que estos no poseen oxígeno y los oxácidos si poseen oxígeno. ­­­ Los ácidos son sustancias que, en solución acuosa, liberan iones hidrógeno (H+). Su función principal es la de reaccionar con bases para formar sales y agua. La nomenclatura de los ácidos depende del anión que lo acompaña, y se utiliza el sufijo “ico” para los aniones terminados en “ato” y “oso” para los aniones terminados en “ito”. Por ejemplo, el ácido sulfúrico (H2SO4) se forma a partir del anión sulfato (SO4 2­) y el ácido sulfuroso (H2SO3) se forma a partir del anión sulfato (SO3 2­). En resumen, la nomenclatura de los ácidos se basa en la terminación del anión al que están asociados. FUNCIÓN PERÓXIDO Y SU NOMENCLATURA En estos óxidos aparece el anión peróxido, diatómico, y con carga 2–, por lo que se considera que cada oxígeno actúa con número de oxidación –I. En consecuencia: La fórmula general de los peróxidos es A2(O2) n, donde A suele ser un elemento metálico, y n representa su número de oxidación. Una consecuencia de lo anterior es que no podemos simplificar la fórmula de los peróxidos todo lo que queramos, pues en ellos siempre debe existir un número par de átomos de oxígeno: Cuando n es uno, la fórmula del peróxido es A2O2, como en Na2O2. Cuando n es dos, la fórmula del peróxido sería A2(O2)2, que al simplificarse queda como AO2, como en MgO2. Cuando n es tres, la fórmula del peróxido sería A2(O2)3, que no puede simplificarse y, a lo sumo, podría representarse como A2O6, tal y como ocurre en el Fe2(O2)3 (o Fe2O6). Siguiendo la misma estrategia que en los óxidos (y, en general, en cualquier compuesto binario), el nombre de los peróxidos se obtiene leyendo la fórmula de derecha a izquierda: Se pueden nombrar utilizando prefijos multiplicadores para indicar el número de átomos de cada elemento en la fórmula (antigua nomenclatura sistemática). En este caso, se puede poner entre paréntesis el nombre del anión para resaltar su presencia como tal en la molécula. Por ejemplo, el Hg2O2 se nombraría como dióxido de dimercurio o (dióxido) de dimercurio. Si optamos por utilizar el nombre sistemático del anión, dióxido (2–), se deberá utilizar (por coherencia) el número de carga también para el catión que lo acompaña. Según esto, el Hg2O2 se nombraría como dióxido (2–) de dimercurio(2+). También podemos utilizar el nombre tradicional aceptado del anión, peróxido, en cuyo caso añadiremos el número de oxidación del otro elemento entre paréntesis, en números romanos y sin espacios. De esta manera, el Hg2O2 se nombraría como peróxido de mercurio(I). EJEMPLOS: El peróxido de hidrógeno se conoce habitualmente como agua oxigenada, que también puede considerarse un hidruro derivado, en cuyo caso obtendríamos el nombre dioxidano. ¿QUÉ TIPOS DE NOMENCLATURA DE PERÓXIDOS HAY? A continuación, veremos cómo se nombran correctamente: En la nomenclatura y formulación sistemática con prefijos multiplicadores, se nombra el compuesto indicando el número de átomos de cada elemento con los prefijos multiplicadores correspondientes de igual manera que hacíamos con los óxidos. Por lo tanto, si el número de átomos es 1 la partícula será mono, 2 Di, 3 tri, y así sucesivamente. Por ejemplo, el CuO2 se nombrará como dióxido de cobre, el FeO2 como dióxido de hierro y el Na2O2 como dióxido de sodio. En la nomenclatura de composición con número de oxidación, diremos la partícula peróxido de­ seguido del nombre del elemento y al final el número de oxidación de este elemento en números romanos y entre paréntesis. Por ejemplo, el Na2O2 se nombraría como peróxido de sodio, el FeO2 como peróxido de hierro(II). Aquí sí es necesario indicar el número de oxidación ya que el hierro puede tener tanto número de oxidación 2 como 3 y, por último, el H2O2, se nombra como peróxido de hidrógeno (en este caso se acepta el nombre tradicional de agua oxigenada para el peróxido de hidrógeno). En la nomenclatura de composición con número de carga, los peróxidos se nombran como dióxido (2­) de la siguiente manera: FeO2: dióxido (2­) de hierro (2+) Recuerda que la carga se pone al final del nombre y sin dejar espacio. Na2O2: Dióxido (2­) de sodio (en este caso como el sodio sólo tiene una carga no se indica). FUNCIÓN DE LOS HIDRUROS Los hidruros son combinaciones de los elementos con el hidrógeno. Vamos a ver qué son los hidruros cómo identificarlos y cómo se clasifican. En la tabla que sigue tenemos un resumen de todas las posibilidades de combinación del hidrógeno, la cual incluye hidruros y otros compuestos. Nomenclatura de hidruros metálicos Los hidruros metálicos son combinaciones del hidrógeno con estado de oxidación -1 y se combina con metales con un estado de oxidación positivo. Al formular los hidruros de elementos metálicos, se escribe en primer lugar el símbolo del metal y en segundo lugar el símbolo del hidrógeno con un subíndice que indica el número de oxidación del metal. Por ejemplo, si la fórmula es MHn el subíndice n, nos indica la valencia del metal siempre y cuando no haya habido simplificaciones previas. Por lo tanto, se dice hidruro de, seguido del nombre del metal. Algunos ejemplos de hidruros metálicos son; el trihidruro de hierro, el dihidruro de hierro, el trihidruro de níquel o el hidruro de sodio. Vamos a ver ahora el primero de los tipos de hidruros metálicos: Hidruros salinos: El metal sólo posee un posible estado de oxidación y son de naturaleza iónica. El metal pertenece a los grupos 1 o 2 pertenecientes al bloque s. Por ejemplo, diremos hidruro de litio para el compuesto con fórmula LiH, hidruro de sodio, hidruro de potasio, hidruro de calcio… Nota que aquí la fórmula es MH2 ,lo cual nos indica que el 2 es el estado de oxidación del calcio pero no será necesario decir dihidruro de calcio ni indicar la carga ya que el calcio sólo posee un estado de oxidación posible. También, el hidruro de magnesio con fórmula MgH2 Metales de los bloques d y f: generalmente son los metales de transición. éstos actúan con más de un estado de oxidación por lo que se debe añadir información adicional. Los nombraremos con la nomenclatura de composición ya sea indicando el número de oxidación o la carga. Se utilizará la antigua nomenclatura sistemática utilizando los prefijos multiplicadores siempre y cuando haya más de un centro metálico. Se emplean los números de oxidación, es decir, la antigua nomenclatura de stock indicando el número de oxidación al final del nombre, entre paréntesis, sin dejar espacio y con números romanos o el número de carga entre paréntesis al final sin dejar espacios, pero esta vez no con números romanos, sino con números arábigos. Algunos ejemplos de hidruros metálicos que no son salinos (Hay tres posibles formas de nombrarlos) son: Por ejemplo, el NiH2 podemos decir dihidruro de níquel con prefijos. Dado que el níquel puede poseer más de un estado de oxidación, es necesario indicar que hay dos hidrógenos. Hidruro de níquel(II) con el número de oxidación o hidruro de níquel(2+) indicando la carga de forma análoga. El CuH, hidruro de cobre(I) o hidruro de cobre(1+) El zinc, como solamente tiene un estado de oxidación, no es necesario indicar ni prefijos ni números de oxidación ni carga será hidruro de zinc simplemente. Nomenclatura de hidruros no metálicos Los hidruros no metálicos (en algunos textos llamados hidruros volátiles) son las combinaciones del hidrógeno con elementos de los grupos entre 13 y 17. En la actualidad existen dos tipos de nomenclatura principales para este tipo de compuestos; la nomenclatura de sustitución y la nomenclatura de composición La nomenclatura de sustitución se basa en el concepto de hidruro progenitor. Si el compuesto tiene más de un elemento representativo, se debe indicar la cantidad con prefijos y la partícula -uro. Además de todos estos, se aceptan los nombres vulgares como agua para el H2O u oxidano (no se le debe aplicar la nomenclatura de óxidos), amoníaco para el NH3 o azano o hidracina. FÓRMULA NOMBRE FÓRMULA NOMBRE BH₃ borano H₂Po polano AlH₃ alumano HCl clorano GaH₃ galano HI yodano InH₃ indigano NH₃ azano TlH₃ talano PH₃ fosfano CH₄ metano AsH₃ arsano SiH₄ silano SbH₃ estibano GeH₄ germano BiH₃ bismutano SnH₄ estannano H₂O oxidano PbH₄ plumbano H₂S sulfano H₂Se selano HF fluorano H₂Te telano HBr bromano HAt astatano En la nomenclatura de composición hay dos posibilidades: Elementos de entre los grupos 13 y 15: Se nombran hidruro de, seguido del no metal. Elementos de los grupos 16 y 17: Se coloca el nombre del no metal seguido de la partícula -uro de hidrógeno y a continuación, tenemos dos posibilidades; poner el número de oxidación en números romanos y entre paréntesis o el número de carga en números arábigos y entre paréntesis. (Estas normas no se aplican al oxígeno. Además, se debe indicar la cantidad de elementos haciendo uso de los prefijos multiplicadores) Es muy importante saber lo siguiente: los compuestos del tipo ácido clorhídrico no se refieren al HCl, sino a disoluciones acuosas de este compuesto. Se trata de mezclas y por tanto la IUPAC no las nombra. Al HCl lo nombraremos como cloruro de hidrógeno o fluorano, siguiendo la nomenclatura de hidruros progenitores. Nomenclatura de combinaciones del hidrógeno con los elementos de los grupos 16 y 17 Estos elementos que forman parte de los grupos 16 y 17 son muy electronegativos y se deben escribir en segundo lugar en la fórmula. No son hidruros realmente, ya que el hidrógeno actúa como un estado de oxidación positivo y los no metales, como siempre, son negativos. Por lo tanto, estos elementos se deben nombrar como halogenuros o calcogenuros de hidrógeno. En la nomenclatura sistemática o de composición con número de oxidación o carga, se utilizan los prefijos multiplicadores como ya se ha visto, nombrando primero al no metal, seguido de la terminación -uro y después al hidrógeno (el sufijo -uro nos indica que el estado de oxidación es negativo). En el no metal no será necesario indicar el número de hidrógenos ya que no existe lugar a dudas. En el fluoruro de hidrógeno, el átomo de hidrógeno actúa con estado de oxidación +1 y el flúor con -1 por lo tanto la molécula resulta neutra. En el sulfuro de hidrógeno, el átomo de hidrógeno actúa como estado de oxidación +1 y como hay 2, la suma de las cargas es +2. Esto se compensa con dos cargas negativas que proporciona el azufre. Finalmente, en la nomenclatura de sustitución, se nombra a partir de los hidruros progenitores que ya se han visto. Estos compuestos no se deben confundir con sus disoluciones acuosas que son los ácidos hidrácidos. Éstos se nombran como ácido seguido del nombre del no metal y terminando en -hídrico. Por ejemplo, el HCl (cloruro de hidrógeno) es un gas denso que cuando se encuentra en disolución, HCl acuoso se le llama ácido clorhídrico, un compuesto de uso muy habitual en el laboratorio. Clasificación de los hidruros Por naturaleza: En términos generales los hidruros se clasifican en: Hidruros simples: son combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos, si son elementos metálicos formarán los hidruros metálicos, con los no metales hidruros no metálicos, con una excepción: las combinaciones del hidrógeno con los elementos de los grupos 16 y 17 no se considerarán hidruros. Pero esto lo veremos más adelante. Hidruros mixtos en los que dos metales diferentes se unen al ion hidruro. Éstos son muy famosos por sus propiedades reductoras. Algunos ejemplos de hidruros mixtos son: El hidruro de boro y litio o borohidruro de litio, el borohidruro de sodio y el hidruro de litio y aluminio. Para nombrar estos compuestos no es necesario indicar estado de oxidación ni carga ya que solo existe una posibilidad. En las fórmulas, los elementos metálicos se escriben de menor electronegatividad a mayor y al final, el hidruro. Es importante saber que el ion hidruro suele formar enlaces covalentes con el metal que presente más electronegatividad, quedando como un anión heteropoliatómico que formará un enlace iónico con el metal más electropositivo. Clasificación de los Hidruros Metálicos Los hidruros metálicos son compuestos no volátiles y no conductores de la electricidad pudiendo ser de dos tipos: Salinos o iónicos: estos compuestos se dan cuando el anión hidruro se combina con metales de los grupos 1 y 2, muy electropositivos. En estos casos existen auténticos iones hidruro en la composición. Sus fórmulas pueden ser MH para los elementos del Grupo 1 y MH2 para los del grupo 2 con la excepción del berilio que forma enlaces con cierto carácter covalente Con metales d y f: son compuestos por lo general de carácter no estequiométrico, es decir, sus coeficientes son porciones de números enteros. Suelen tener propiedades muy conductoras, aunque dada su amplia química todavía son poco conocidos. Su naturaleza de enlace es intermedia entre covalente e iónica. Clasificación de los hidruros no metálicos Los hidruros no metálicos tienen carácter covalente y generalmente forman moléculas, son de tipo hidruro, aunque realmente no contienen auténticos iones hidruro y por lo general son muy volátiles. Algunos ejemplos de hidruros no metálicos son: los de silicio, germanio, estaño o boro. (Estos elementos se encuentran a mitad de la tabla). Es importante tener en cuenta que los compuestos de tipo prótico como NH₃, PH₃ o AsH3 no son hidruros realmente ya que poseen elementos centrales muy dadores, aunque se utilizan en la nomenclatura química de sustitución como hidruros progenitores. Finalmente, haremos una parada para ver más a fondo un tipo de combinaciones en los que el hidrógeno se une a elementos muy electronegativos de los grupos 16 y 17. A estos compuestos no se les considera hidruros ya que son de tipo prótico. El elemento que acompaña al hidrógeno es mucho más electronegativo y por lo general también son muy volátiles. Este tipo de compuestos no se nombran como hidruros, sino como halogenuros de hidrógeno o calcogenuros de hidrógeno. FUNCIÓN BASE Y SU NOMENCLATURA En química, base se refiere a una sustancia que al estar en una disolución acuosa libera iones hidroxilo aumentando sus propiedades alcalinas. En química, la base o álcalis es una sustancia que al disolverse en un medio acuoso libera iones hidroxilo (OH­) y presenta propiedades alcalinas. Inicialmente, las bases se conocían como álcalis, ya que es una sustancia que aumenta el pH de una solución al liberar hidroxilos, por tanto la alcaliniza. Su nombre deriva del árabe Al­Qaly, que se traduce como ‘ceniza’. Las sustancias que tienen un nivel de pH superior a 7 hasta 14 (nivel máximo) son consideradas como bases y tendrán mayor alcalinidad. Por el contrario, las sustancias con un pH entre 6 y 0 son consideradas ácidos. Fue a partir del siglo XIX que se pudo comprender mejor qué es una base y un ácido a partir de los estudios realizados por los científicos Svante August Arrhenius (1887), Johannes N. Brønsted y Thomas M. Lowry (1923, teoría ácido­base), y Gilbert N. Lewis (1923). CARACTERÍSTICAS DE LAS BASES Entre las principales características de las bases se pueden mencionar las siguientes: Según la temperatura, las bases pueden encontrarse en sustancias líquidas, sólidas o gaseosas. Se pueden clasificar en bases fuertes o bases débiles según su disociación, es decir, su capacidad de aportar iones OH­. Tienen un sabor amargo. Pueden haber bases que conserven sus propiedades en sustancias puras o diluidas. Las bases varían según su grado de pH. En disoluciones acuosas pueden ser conductores de electricidad. En el tacto resultan jabonosas. Son corrosivas en diversos metales. Al combinarse con los ácidos forman sal. Al olerlos pueden generar irritaciones. Pueden resultar irritantes en la piel porque disuelven la grasa. EJEMPLOS DE BASES Base­jabón Los jabones son productos de uso diario que forman parte de las bases químicas. Su uso forma parte del cuidado y aseo personal. Las bases son ampliamente utilizadas en diversos tipos de industria, generalmente, como catalizador o reactivos. De allí que se empleen en la industria alimenticia, médica, manufacturación de jabones y disolventes, manufacturación de baterías eléctricas, química, entre otras. Algunos ejemplos de bases son: Soda cáustica (NaOH). Bicarbonato de sodio (NaHCO3, desodorante). Amoníaco (NH3). Hidróxido de magnesio (Mg(OH)2, laxante). Hidróxido de calcio (CaOH, cal). Hipoclorito de sodio (NaCIO, cloro de limpieza). Hidróxido de potasio (KOH, jabón). Floruro de calcio (CaF2, permite trabajar con ondas infrarrojas o ultravioletas) TIPOS DE BASES Existen dos tipos de bases que son: Base fuerte: es aquella que se disocia en el agua y aporta mayor número de iones. Por ejemplo, el hidróxido de sodio. Base débil: aporta iones OH­ de manera equilibrada con el número de moléculas que hay en el medio. NOMENCLATURAS BÁSICAS Las nomenclaturas de las bases se forman a partir del nombre del elemento que se junta con el ion de hidroxilo (OH), se toma el número de valencia y se combinan. Por ejemplo: CuOH2: hidróxido de cobre, Zn(OH)2: hidróxido de zinc. ¿CÓMO SE ESCRIBE LA FÓRMULA QUÍMICA? La fórmula química se escribe en el siguiente orden: primero el elemento metálico y luego, entre paréntesis, el ión hidróxido. Se representan mediante la fórmula general: Donde “x” es el número de oxidación con el que actúa el metal. Por ejemplo, el hidróxido que forma el óxido de potasio al reaccionar con el agua es KOH, y el que forma el óxido ferroso es Fe(OH) 2. ¿QUÉ REACCIÓN OCURRE? Los óxidos básicos reaccionan con el agua originando hidróxidos. La ecuación general puede escribirse de la siguiente forma: ÓXIDO BÁSICO + AGUA --> HIDRÓXIDO Continuando con los ejemplos anteriores, veamos como se escribe la ecuación química de formación del KOH y del Fe(OH)2: Para el segundo ejemplo: ¿CÓMO SE NOMBRAN? Para nombrarlos, podemos utilizar las tres nomenclaturas vistas anteriormente, anteponiendo la palabra hidróxido. Continuando con el ejemplo del KOH: En el caso del Fe(OH)2: FUNCIÓN SAL Y SU NOMENCLATURA Se denomina sales a los compuestos químicos que son el resultado de un enlace iónico entre partículas químicas con carga positiva (cationes) y otras con carga negativa (aniones). Son el resultado típico de la reacción química entre un ácido y una base, también conocida como reacción de neutralización. Las sales se pueden clasificar según la cantidad y tipo de iones (H+ y OH-) que las componen: sales basicas, sales acidas, sales neutras, sales mixtas y sales hidratadas La función sal o cloruro de sodio (NaCl) es una sustancia inorgánica que se utiliza comúnmente en la cocina como condimento y conservante de alimentos. Se encuentra presente en la mayoría de los alimentos procesados y se añade a las comidas para realzar el sabor.La nomenclatura química de la sal es cloruro de sodio, lo que significa que es una combinación de cloro y sodio. Su fórmula química es NaCl, donde Na es el símbolo del sodio y Cl es el símbolo del cloro. La sal es un compuesto iónico, lo que significa que está formado por iones con cargas opuestas. El sodio es un catión con una carga positiva (+), mientras que el cloro es un anión con una carga negativa (-). SALES NEUTRAS Las sales binarias son combinaciones de 2 elementos distintos del hidrógeno y del oxígeno. Las uniones de un elemento metálico con un elemento no metálico forman una sal neutra, mientras que la unión de un elemento no metálico con otro elemento no metálico forman una sal volátil. Los tipos de sales neutras que existen son: fluoruros, cloruros, bromuros, yoduros, astaturos, sulfuros, telururos, seleniuros, nitruros, fosfuros, arseniuros, antimoniuros, boruros, carburos y siliciuros. Formulación de las sales neutras Las formulaciones de las sales neutras siguen el siguiente modelo: MaNb, donde M: elemento metálico, N: elemento no metálico, a: valencia del elemento no metálico y b: valencia del elemento metálico. Hay que tener en cuenta que el elemento no metálico siempre actua con la valencia fija, y esta valencia será con la que actúa frente al hidrógeno. Por lo tanto los elementos no metálicos tendrán las siguientes valencias: F-1, Cl-1, Br-1, I-1, At-1, S-2, Te-2, Se-2, N-3, P-3, As-3, Sb-3, B-3, C-4, Si-4 Nomenclatura de las Sales neutras Las sales neutras se nombran mediante la nomenclatura tradicional, nomenclatura sistemática y la nomenclatura de stock. Nomenclatura tradicional: la nomenclatura tradicional de las sales neutras se realiza nombrando el elemento no metálico terminado en uro seguido del elemento metálico. Para ello se debe de tener en cuenta la valencia del elemento metálico siguiendo los siguientes criterios: Una valencia: ...uro ...ico o Li+1 + F-1 » LiF: fluoruro lítico Dos valencias: o Menor valencia: ...uro ...oso Ni+2 + F-1 » NiF2: fluoruro niqueloso o Mayor valencia: ...uro ...ico Ni+3 + F-1 » NiF3: fluoruro niquélico Tres valencias: o Menor valencia: ...uro hipo...oso Ti+2 + F-1 » TiF2: fluoruro hipotitanioso o Valencia intermedia: ...uro ...oso Ti+3 + F-1 » TiF3: fluoruro titanioso o Mayor valencia: ...uro ...ico Ti+4 + F-1 » TiF4: fluoruro titánico Cuatro valencias: o Primera valencia (baja): ...uro hipo...oso U+3 + F-1 » UF3: fluoruro hipouranioso o Segunda valencia: ...uro ...oso U+4 + F-1 » UF4: fluoruro uranioso o Tercera valencia: ...uro ...ico U+5 + F-1 » UF5: fluoruro uránico o Cuarta valencia (alta): ...uro per...ico U+6 + F-1 » UF6: fluoruro peruránico Nomenclatura de stock: la nomenclatura de stock de las sales binarias se comienza nombrando la raíz del elemento no metálico terminado en uro seguido por la valencia en números romanos entre paréntesis y seguido del elemento metálico junto al prefijo correspondiente a su valencia. Ejemplos: Au2S: sulfuro de oro (I) FeBr3: bromuro de hierro (III) Cuando el elemento metálico sólo tenga una valencia no hace falta indicar con números romanos la valencia del elemento. Ejemplo: CaF2: fluoruro de calcio, en lugar de fluoruro de calcio (II). Nomenclatura sistemática: en esta nomenclatura se indica mediante un prefijo el número de átomos del elemento no metálico segido del elemento no metálico terminado en uro todo ello seguido del elemento metálico con su prefijo correspondiente. Los prefijos utilizados que indican el número de átomos en esta nomenclatura son: 1 átomo: Mono 2 átomos: Di 3 átomos: Tri 4 átomos: Tetra 5 átomos: Penta 6 átomos: Hexa 7 átomos: Hepta….. Ejemplos: Au2S:monosulfuro de dioro Au2S3: trisulfuro de dioro Cuando el elemento metálico sólo presenta un átomo, no se indica el prefijo mono Ejemplos: CaF2: difluoruro de calcio, en lugar de difluoruro de monocalcio FeBr3: tribromuro de hierro, en lugar de tribromuro de monohierro. La función de las sales mixtas es similar a la de cualquier otra sal: proporcionar iones en solución para llevar a cabo reacciones químicas, estabilizar pH, formar precipitados, entre otras aplicaciones. Sin embargo, debido a la combinación de diferentes iones en su estructura, las sales mixtas pueden tener propiedades y aplicaciones específicas. En cuanto a la nomenclatura de las sales mixtas, se utiliza un sistema de nomenclatura basado en los nombres de los iones que componen la sal. A continuación, te daré un ejemplo de cómo se nombra una sal mixta específica: Supongamos que tenemos una sal mixta que contiene iones de sodio (Na⁺) y potasio (K⁺) como cationes, e iones de cloruro (Cl⁻) y bromuro (Br⁻) como aniones. La nomenclatura de esta sal mixta sería la siguiente: Primero se nombran los cationes en orden alfabético: sodio y potasio. Luego se nombran los aniones en orden alfabético: bromuro y cloruro. Se añade el sufijo "-ato" a los aniones para indicar que están en forma de sal. Por lo tanto, el nombre de esta sal mixta sería "citrato de sodio y potasio bromuro y cloruro". Esta nomenclatura indica que la sal contiene los iones de citrato, sodio y potasio, además de bromuro y cloruro. Es importante tener en cuenta que este es solo un ejemplo hipotético y que las mixtas de ventas pueden contener diferentes combinaciones de iones, lo que afectará su nomenclatura específica. Por lo tanto, es necesario determinar los iones presentes en la sal mixta en cuestión para nombrarla adecuadamente. SALES NEUTRAS BINARIAS Y SU NOMENCLATURA. Historia. La historia de las sales neutras binarias se remonta a los inicios de la química inorgánica y a los estudios sobre la formación y nomenclatura de compuestos químicos. Aquí hay un breve resumen de su historia: 1. Siglo XVIII: Durante este periodo, los químicos comenzaron a investigar y clasificar los compuestos químicos. Uno de los primeros hitos en el estudio de las sales neutras binarias fue la clasificación de los ácidos por parte de Antoine Lavoisier en 1787. Lavoisier describió cómo los ácidos se combinan con los metales para formar sales. 2. Siglo XIX: En esta época, el estudio sistemático de las sales neutras binarias y su nomenclatura se intensificó. El químico sueco Jöns Jacob Berzelius, conocido como el padre de la química moderna, propuso un sistema de nomenclatura basado en la composición química de los compuestos. En su sistema, utilizó el sufijo "-uro" para los no metales en las sales neutras binarias. 3. Siglo XX: A medida que avanzaba el siglo XX, se desarrollaron técnicas más sofisticadas para el análisis y la identificación de compuestos. Esto permitió un mayor entendimiento de las sales neutras binarias y su estructura molecular. Además, se establecieron convenciones internacionales para la nomenclatura química, como las reglas de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). 4. Actualidad: En la actualidad, la nomenclatura de las sales neutras binarias sigue las pautas establecidas por la IUPAC. Estas reglas proporcionan una nomenclatura sistemática y consistente para los compuestos inorgánicos, incluyendo las sales neutras binarias. La historia de las sales neutras binarias se relaciona con el desarrollo de la química inorgánica y la comprensión de la formación y nomenclatura de compuestos químicos a lo largo de los siglos. ¿Que son las sales neutras binarias? Las sales neutras binarias son compuestos químicos inorgánicos que consisten en la combinación de un metal con un no metal. Estas sales se caracterizan por no tener cargas eléctricas netas y se forman a través de la transferencia de electrones entre el metal y el no metal. Nomenclatura de las sales neutras binarias. La nomenclatura de las sales neutras binarias sigue una regla específica. El nombre de la sal se forma utilizando el nombre del metal seguido del nombre del no metal con el sufijo "uro". A continuación, te explico los pasos para nombrar una sal neutra binaria: 1. Identifica el metal y el no metal presente en la sal. 2. Escribe el nombre del metal tal como aparece en la tabla periódica. 3. Escribe el nombre del no metal con el sufijo "-uro". 4. Une ambos nombres para formar el nombre de la sal. Ejemplo. Compuesto: NaCl (cloruro de sodio) El metal es el sodio (Na). El no metal es el cloro (Cl). El nombre del metal es "sodio". El nombre del no metal con el sufijo "-uro" es "cloruro". El nombre de la sal es "cloruro de sodio". De esta manera, se puede aplicar estos pasos para nombrar otras sales neutras binarias según los metales y no metales involucrados en cada caso. Formula de las sales neutras binarias. SALES TERNARIAS Y SU NOMECLATURA Las sales ternarias son compuestos iónicos de tres elementos que derivan de la sustitución de un hidrógeno por otro catión en los ácidos ternarios. Ordinariamente, los elementos de estas sales son: un metal, un no metal y oxígeno. Entonces, pueden considerarse como “sales oxigenadas”. Las fórmulas químicas de las sales ternarias conservan el anión de su ácido ternario precursor (oxoácido), cambiando el H+ por un catión metálico o por el ion amonio (NH4+). En otras palabras, en un oxoácido con fórmula simple HAO, su sal ternaria tendrá por fórmula MAO. Un ejemplo aclaratorio es en el caso de la sustitución de los dos protones ácidos del H2SO4 (ácido sulfúrico) por el catión Cu2+. Debido a que cada protón suma una carga de +1, los dos protones equivalen a la carga de +2 del ion de cobre. Queda entonces CuSO4, cuya nomenclatura correspondiente es sulfato de cobre (II) o sulfato cúprico. En la química de las sales ternarias, sus propiedades y nombres dependen de la naturaleza de los cationes y aniones que conforman el sólido iónico. NOMENCLATURA Existen muchos métodos y reglas nemotécnicas para memorizar y aprender la nomenclatura de las sales ternarias. Las primeras confusiones pueden originarse debido a que esta varía, bien sea por la valencia del metal M o por el estado de oxidación del elemento no metálico. No obstante, el número de átomos de O en el anión es de gran utilidad al momento de nombrarlas. Este anión, al provenir del ácido ternario precursor, define gran parte de la nomenclatura. Por esta razón, es recomendable primero recordar la nomenclatura de ciertos ácidos ternarios, las cuales sirven de apoyo para nombrar a sus sales. La nomenclatura de algunos ácidos ternarios con sufijo “ico”, y el correspondiente número de oxidación del elemento central, son: +3 H3BO3 – Ácido bórico. +4 H2CO3 – Ácido carbónico. H4SiO4 – Ácido silícico. +5 HNO3 – Ácido nítrico. H3PO4 – Ácido fosfórico. H3AsO4 – Ácido arsénico. HClO3 – Ácido clórico. HBrO3 – Ácido brómico. HIO3 – Ácido yódico. +6 H2SO4 – Ácido sulfúrico. H2SeO4 – Ácido selénico. H6TeO6 – Ácido telúrico. Los estados de oxidación (+3, +4, +5 y +6) son iguales al número del grupo al que pertenecen los elementos. Así, el boro pertenece al grupo 3A (13), y tiene tres electrones de valencia que puede ceder a los átomos de O. Lo mismo ocurre para el carbono y el silicio, ambos del grupo 4A (14), con cuatro electrones de valencia. Así hasta el grupo 7A (17) de los halógenos, los cuales incumplen con la regla de los ácidos ternarios “ico”. Cuando estos tienen estados de oxidación de +7, a sus ácidos “ico” se añade el prefijo “per”. Número de átomos de oxígeno Memorizando los anteriores ácidos ternarios “ico”, la nomenclatura se modifica en función del número creciente o decreciente de átomos de O. Si hay una unidad menor de O, el ácido cambia el sufijo “ico” por el sufijo “oso”; y si hay dos unidades menos, el nombre adicionalmente añade el prefijo “hipo”. Por ejemplo, para el HIO2 su nomenclatura es ácido yodoso; para el HIO, ácido hipoyodoso; y para el HIO4, ácido peryódico. Entonces, para nombrar las sales ternarias, a los aniones de los ácidos “ico” se les cambia el sufijo por “ato”; y para aquellas con sufijo “oso”, se les cambia por “ito”. Volviendo con el ejemplo del ácido yódico HIO3, cambiando el H+ por el sodio Na+, se tiene el nombre de su sal ternaria: yodato de sodio, NaIO3. Del mismo modo, para el ácido yodoso HIO2, su sal sódica es yodito de sodio (NaIO2); para el ácido hipoyoso HIO, es hipoyodito de sodio (NaIO o NaOI); y para el ácido peryódico, peryodato de sodio (NaIO4). Lo mismo aplica para el resto de los ácidos “ico” enlistados por los estados de oxidación arriba mencionados, bajo la acotación de que el prefijo “per” se da en aquellas sales con una unidad de O mayor (NaClO 4, perclorato de sodio). Propiedades de las sales ternarias Son compuestos predominantemente iónicos, cristalinos, con interacciones intermoleculares regidas por las fuerzas electrostáticas, lo cual trae como consecuencia elevados puntos de fusión y ebullición. Debido a que poseen oxígeno cargado negativamente, pueden formar puentes de hidrógeno en solución acuosa, disolviendo sus cristales únicamente si este proceso beneficia energéticamente a los iones; de lo contrario, la sal ternaria permanece insoluble (Ca 3(PO4)2, fosfato de calcio). Estos puentes de hidrógeno son responsables de los hidratos de estas sales, y a estas moléculas de agua se les conoce como agua de cristalización. Ejemplos de sales ternarias Las sales ternarias ocupan lugar en la vida diaria, enriqueciendo los alimentos, medicamentos o en objetos inanimados como los cerillos y un extintor. Por ejemplo, la frescura de las frutas y vegetales es conservada en lapsos mayores por acción del sulfito de sodio y del sulfito ácido de sodio (Na 2SO3 y NaHSO3). En las carnes rojas, su color encarnado se conserva mediante los aditivos de nitrato y nitrito de sodio (NaNO3 y NaNO2). Asimismo, en algunos productos enlatados el desagradable sabor metálico es contrarrestado por los aditivos de fosfato de sodio (Na3PO4). Otras sales, como FeSO4, CaCO3, Fe3(PO4)2, también se encuentran en los cereales y panes. Los carbonatos constituyen el agente químico de los extintores, los cuales a altas temperaturas producen CO2 ahogando el fuego. Sales ternarias adicionales Ba(NO3)2. (NH4)3PO4. SrSO4. KClO3. CaCrO4 (cromato de calcio). KMnO4 (permanganato de potasio). SALES ACIDAS Y SU NOMENCLATURA Este tipo de sales se forman cuando reacciona una base con un ácido y se neutralizan parcialmente los hidrógenos sustituibles del ácido. Los ácidos involucrados deben tener 2 o más hidrógenos sustituibles en sus moléculas, quedando una o más de ellos en la estructura de la sal. La fórmula de la sal ácida se escribe, primero, indicando el símbolo químico del metal y luego el anión del ácido. Como quedaron hidrógenos sin reaccionar, se colocan éstos en segundo lugar y luego, el resto del anión. Escrito el anión y el catión, se intercambian sus cargas y se simplifica si es posible. Para nombrar las sales ácidas se antepone la palabra hidrógeno al nombre de la sal neutra y entre paréntesis, el número de oxidación del no metal o indicando el número de hidrógenos no sustituidos en la molécula, usando el prefijo que le corresponda. Por ejemplo, la sal NaHS se denomina hidrogenosulfuro de sodio, pues el anión HS­ proviene del ácido sulfhídrico (H2S). El hidrogenocarbonato de litio (LiHCO3), cuyo anión viene del ácido carbónico (H2CO3). Otra forma de nombrar las sales ácidas, es haciendo el cambio de terminación, indicado anteriormente para el anión proveniente del ácido y anteponiendo la palabra "ácido" al nombre del metal (N. tradicional). SALES BÁSICAS Y SU NOMENCLATURA. Trayectoria de las sales básicas La trayectoria de las sales básicas se remonta a los estudios de los químicos sobre los compuestos inorgánicos y las reacciones químicas. Aquí tienes un resumen de su trayectoria: 1. Descubrimiento del hidróxido de sodio: A lo largo de la historia, los químicos observaron que al disolver ciertos metales en agua se producían soluciones alcalinas. Uno de los primeros ejemplos fue el descubrimiento del hidróxido de sodio (NaOH) en el siglo XIII por los alquimistas árabes. Este compuesto se obtiene mediante la reacción del sodio con agua. 2. Investigación de propiedades básicas: A medida que avanzaba la química, los científicos comenzaron a estudiar las propiedades básicas de las soluciones de hidróxidos metálicos. Se descubrió que estas soluciones tenían un sabor amargo, eran resbaladizas al tacto y podían neutralizar ácidos. 3. Desarrollo de métodos de síntesis: A lo largo del tiempo, se desarrollaron diversos métodos para la síntesis de sales básicas. Estos métodos incluyen la reacción directa de un metal con agua o la reacción de un óxido metálico con agua. También es posible obtener sales básicas mediante la neutralización de ácidos con hidróxidos metálicos. 4. Propiedades y aplicaciones: A medida que se investigaban las sales básicas, se descubrieron sus propiedades y aplicaciones. Estas sustancias se utilizan en numerosos campos, como la industria química, la fabricación de productos de limpieza, la producción de productos farmacéuticos y cosméticos, y en la agricultura. 5. Nomenclatura y clasificación: A lo largo de la historia de la química, se establecieron reglas y convenciones para la nomenclatura y clasificación de las sales básicas. La nomenclatura actual sigue las pautas establecidas por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). La trayectoria de las sales básicas abarca desde su descubrimiento inicial hasta su síntesis, estudio de propiedades y aplicaciones, así como el desarrollo de reglas de nomenclatura y clasificación. ¿Qué son las sales básicas? Las sales básicas, también conocidas como hidróxidos metálicos, son compuestos inorgánicos formados por la combinación de un metal y el grupo hidroxilo (OH-). Estas sustancias se caracterizan por tener un carácter básico debido a la presencia del ion hidróxido, que puede aceptar protones (iones H+) en una reacción química. Nomenclatura de las sales básicas La nomenclatura de las sales básicas sigue una convención específica que implica utilizar el nombre del metal seguido de la palabra "hidróxido". A continuación, te presento los pasos para nombrar una sal básica: 1. Identifica el metal presente en la sal básica. 2. Escribe el nombre del metal tal como aparece en la tabla periódica. 3. Añade la palabra "hidróxido" después del nombre del metal. Ejemplo. Compuesto: NaOH (hidróxido de sodio) El metal es el sodio (Na). El nombre del metal es "sodio". Añade la palabra "hidróxido" después del nombre del metal. El nombre de la sal básica es "hidróxido de sodio". De esta manera, se puede aplicar estos pasos para nombrar otras sales básicas según los metales involucrados en cada caso. Es importante destacar que, en la nomenclatura de las sales básicas, no se utiliza un prefijo numérico para indicar la cantidad de iones hidróxido presentes, ya que siempre hay un ion hidróxido por cada metal en la fórmula. SALES MIXTAS Y SU NOMENCLATURA Las sales mixtas son compuestos, resultado de sustituir los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos distintos de hidróxidos. FORMACION: Son compuestos cuaternarios que resultan de la acción de dos radicales y ácidos oxácidos diferentes sobre un mismo metal se lo nombra primero por los radicales y luego el metal. Ejemplo: HCL + H2S + FE(OH)3­­­­­­> 3H2O + FECLS ......> CLORURO SULFURO FÉRRICO. Nomenclatura Si una sal contiene dos cationes, el que tiene la carga más baja se escribe primero y se nombra después del anión; de otra manera la nomenclatura es la misma como para otras sales. Ejemplo: fosfato de potasio y calcio Ejemplo: sulfato disódico de calcio CATIONES MONO Y POLIATÓMICOS Y SU NOMENCLATURA Los cationes monoatómicos son iones positivos que se forman cuando un átomo pierde uno o más electrones. Estos iones tienen carga positiva porque la cantidad de protones en el núcleo es mayor que la cantidad de electrones en la nube electrónica. Los cationes monoatómicos tienen una gran importancia en la química debido a su capacidad para formar enlaces con otros iones y/o átomos, lo que resulta en la formación de compuestos químicos. La nomenclatura de los cationes monoatómicos se basa en el nombre del elemento químico del que provienen, pero con el sufijo "-io" al final, seguido de su carga. Es importante mencionar que la carga se representa en números romanos que indican la cantidad de electrones perdidos por el átomo original. Por ejemplo, el cation monoatómico del sodio (Na) es el ion sodio (Na+), que ha perdido un electrón para adquirir una carga positiva. Por lo tanto, su nomenclatura es "catión sodio (I)" o simplemente "ion sodio".La nomenclatura de los cationes monoatómicos es importante porque permite a los químicos nombrar y comunicarse sobre diferentes iones en los compuestos químicos. Además, ayuda a predecir la fórmula química de los compuestos iónicos, ya que se basa en la carga de los iones presentes. Por ejemplo, cuando se combinan el ion sodio y el ion cloruro (Cl-), forman el compuesto iónico cloruro de sodio (NaCl), donde la carga positiva y negativa se balancean. En este caso, la nomenclatura del catión y del anión no cambia, pero la presencia de ambas cargas es esencial para la formación del compuesto iónico estable y para su correcta nomenclatura Otro ejemplo es el ion calcio (Ca2+). El calcio, al perder dos electrones, adquiere una carga positiva de dos. Su nombre sistemático es "catión calcio (II)" o simplemente "ion calcio". Otros cationes monoatómicos comunes incluyen el ion hidrógeno (H+), el ion magnesio (Mg2+), el ion hierro (Fe2+ o Fe3+), el ion cobre (Cu+ o Cu2+) y el ion plata (Ag+). En todos estos casos el elemento químico original (hidrógeno, magnesio, hierro, cobre o plata) ha perdido uno o más electrones para adquirir carga positiva. En resumen, la nomenclatura de los cationes monoatómicos es fundamental para la química ya que esta permite nombrar a los iones, comunicarse acerca de ellos, y predecir la fórmula química de los compuestos iónicos. Al nombrar los cationes monoatómicos se incluye el nombre del elemento original seguido del sufijo "-io", y se agrega el número romano que indica la carga del ion. Los cationes poliatómicos son iones que contienen más de un átomo y tienen carga positiva. Estos cationes son comunes en química y se pueden encontrar en muchas sustancias, como sales y compuestos orgánicos. Algunos de los cationes poliatómicos más comunes incluyen el ion carbonato, el ion sulfato y el ion fosfato. Todos estos cationes tienen una carga positiva y pueden combinarse con aniones para formar sales. La nomenclatura de los cationes poliatómicos es importante para identificar y nombrar correctamente los diferentes tipos de iones. Al igual que con los cationes monoatómicos, los nombres de los cationes poliatómicos a menudo están basados en el nombre del elemento que lo forma. Sin embargo, debido a que estos iones contienen múltiples átomos, también pueden tener sufijos y prefijos agregados a sus nombres. Por ejemplo, el ion carbonato tiene tres átomos, dos átomos de oxígeno y un átomo de carbono. Debido a que existe más de un átomo de oxígeno, se usa el sufijo "-ato" para indicar que se trata de una especie poliatómica. Por lo tanto, el nombre del ion es carbonato. De manera similar, el ion sulfato tiene cuatro átomos, tres átomos de oxígeno y un átomo de azufre, y por lo tanto se llama sulfato. Además, el ion fosfato tiene cinco átomos, cuatro de oxígeno y uno de fósforo, y su nombre es fosfato. En algunos casos, los iones poliatómicos pueden tener un prefijo o sufijo agregado a sus nombres para indicar que la especie tiene una carga positiva. Por ejemplo, el ion amonio contiene un átomo de nitrógeno y cuatro átomos de hidrógeno. El prefijo "ammonio" se agrega para indicar que el ion tiene una carga positiva y se llama ion de amonio. FORMULACIÓN QUIMICA La formulacion quimica se refiere al proceso de representar y escribir las formulas quimicas de los compuestos quimicos. Una fórmula química es una expresión simbólica que indica la composición y proporción de los elementos que forman un compuesto. En la formulación química, se utilizan símbolos químicos para representar los elementos y subíndices numéricos para indicar la cantidad de átomos de cada elemento en el compuesto. Por ejemplo, la fórmula química del agua es H2O, donde "H" representa el hidrógeno y "O" representa el oxígeno. El subíndice "2" indica que hay dos átomos de hidrógeno en el compuesto. La fórmula química también puede incluir paréntesis y coeficientes para indicar la agrupación de elementos y la proporción en la que se combina. Por ejemplo, la fórmula química del dióxido de carbono es CO2, donde el subíndice "2" indica que hay dos átomos de oxígeno en el compuesto. La fórmula química es esencial para comunicar y representar de manera precisa los compuestos químicos. Permite entender la composición y estructura de los compuestos, así como predecir su comportamiento químico. Además, la formulación química también se utiliza en equilibrar ecuaciones químicas y realizar cálculos estequiométricos para determinar las cantidades de sustancias involucradas en una reacción química. CONCLUSIÓN La tabla periódica es una herramienta fundamental en la química y tiene una gran importancia en el estudio de los elementos y sus propiedades. Proporciona una organización sistemática de los elementos en función de su estructura atómica, número atómico y propiedades químicas. La tabla periódica nos permite visualizar y comprender las tendencias periódicas, como la variación de las físicas y químicas a medida que avanzamos en los períodos y propiedades. Además, nos ayuda a predecir el comportamiento químico de los elementos ya establecer relaciones entre ellos. La nomenclatura química inorgánica es el conjunto de reglas y convenciones utilizadas para nombrar y formular compuestos químicos inorgánicos. Estas reglas permiten darle un nombre específico a un compuesto a partir de su fórmula química, y viceversa. La nomenclatura inorgánica es crucial para la comunicación efectiva en química, ya que proporciona un lenguaje común para describir los compuestos y facilitar la comprensión y la interpretación de la información química. La formulación química se refiere a la representación escrita de los compuestos químicos utilizando símbolos y subíndices para indicar la proporción de átomos de cada elemento en el compuesto. La fórmula química proporciona información sobre la composición y la estructura de un compuesto, lo que permite entender cómo los elementos se combinan para formar sustancias nuevas. En resumen, la tabla periódica es esencial para comprender la estructura y las propiedades de los elementos, la nomenclatura química inorgánica nos permite nombrar y comunicar de manera precisa los compuestos químicos, y la formulación química nos ayuda a representar y comprender la composición de los compuestos. Estos tres aspectos son fundamentales en el estudio y la práctica de la química. 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