Elementos químicos y su clasificación

Elementos Químicos y su Clasificación: La Tabla Periódica

Prof. Ramón Rodríguez

Química para Ingeniería Industrial

INSTITUTO TECNOLÓGIO DE LOS MOCHISDEPARTAMENTO DE ING. QUÍMICA, BIOQUÍMICA Y LIC. EN BIOLOGÍA

Periodo 2013-2

Bosquejo general del átomo

Desarrollo de la Tabla Periódica

Dmitri Ivanovich Mendeleev(1836-1907). Químico Ruso.

Jhon Alexander Reina Newlands(1838-1898). Químico Inglés.

Julius Lothar Meyer (1830-1895). Químico Alemán.

Henry Gwyn-Jeffreys Moseley(1887-1915). Físico Inglés.

• Clasificación periódia de los elementos.Logro considerado como el más importanteen la química del siglo XIX.

• Precursor de la clasificación de loselementos. En 1887 fue honrado por laReal Sociedad de Londres por suscontribuciones.

• Contribuciones a la tabla periódica ydescubrimiento de la afinidad química de lahemoglobina por el oxígeno.

• Descubrió la relación entre el espectrode rayos X y el número atómico.

Profesores quetrabajaron en laclasificación de loselementos en laTabla Periódica

Profesores que participaron en el desarrollo de la Tabla Periódica

� 6 de marzo de 1869. Primera publicación de

Mendeleev (1834-1907) sobre la Tabla Periódica

Mendeleev presenta la primera versión de la Tabla

Periódica en una sesión en la Sociedad Química Rusa.

La Tabla Periódica fue desarrollada por Mendeleev

cuando escribía un libro de Química General para

sus estudiantes de la Universidad de San

Petersburgo. Puesto que ningún libro de texto le

satisfacía, comole ocurre a Luis Moreno, decidió

escribir él mismo el libro. Al intentar explicar las

relaciones entre los elementos químicos, Mendeleev

hizo varios intentos de clasificación, llegando

finalmente a la versión en los que los clasificaba en

base a su masa atómica (peso atómico en aquella

época).

Comparación de las propiedades del Eka-aluminio predichas por Mendeleev y las propiedades observadas del galio

Propiedad Eka-aluminio (Ea) Galio (Ga)

Masa atómica 68 amu 69.9 amu

Punto de fusión Bajo 29.87 °C

Densidad 5.9 g/cm³ 5.94 g/cm³

Fórmula del Óxido Ea2O3 Ga2O3

Tabla periódica en la que se indican las fechas de descubrimiento de los elementos.

La tabla periódica.� Periodos� Grupos� Orden creciente al número atómico

La tabla periódica.� Metales� No metales� Metaloides

Propiedades características de los metales, los no metales y metaloides

Los metaloides tienen propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales.Podrían tener algunas propiedades características de los metales, pero carecer de otras. Porejemplo, el silicio parece un metal, pero es quebradizo en lugar de maleable y no conduce elcalor y la electricidad tan bien como los metales. Varios de los metaloides, siendo el másdestacado el silicio, son semiconductores eléctricos y constituyen los principales elementosempleados en la fabricación de circuitos integrados y chips para computadora.

Metaloides

Diagrama de bloques de la tabla periódica que muestra los agrupamientos de los elementos según el tipo de orbital que se está llenando con electrones.

Configuraciones electrónicas de estado basal de la capa externa.

Carga nuclear efectiva (Zefec)

� Tamaño atómico � Tendencia a formar iones

Zefec = Z - σ

Z = carga nuclear real (número atómico del elemento)

σ = constante de apantallamiento o constante de protección

Nota: la constante de apantallamiento es mayor que cero pero

menor que Z.

Apantallamiento

Carga nuclear efectiva

(a) La carga nuclear efectiva experimentada por loselectrones de valencia del magnesio dependeprincipalmente de la carga 12 del núcleo y de lacarga 10 del centro de neón. Si el centro fueraabsolutamente eficaz para escudar del núcleo a loselectrones de valencia, cada electrón de valenciaexperimentaría una carga nuclear efectiva de 2.

(b) Los electrones 3s tienen cierta probabilidad de estardentro del centro del Ne. Como consecuencia de esta“penetración”, el centro no es totalmente eficaz paraescudar del núcleo a los electrones 3s. Por ello, lacarga nuclear efectiva que experimentan loselectrones 3s es mayor que 2.

Carga nuclear efectiva

� Para los elementos representativos, la carga nuclear

efectiva aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un

periodo y de abajo hacia arriba en un grupo

Carga nuclear efectiva para elementos representativos

Radio atómico

� Densidad

� Punto de fusión y ebullición

• El radio atómico, es la mitad de la distancia entre dos

núcleos de dos átomos metálicos adyacentes.

Tamaño de los átomos y los iones

Ilustración de la distinción entre radio atómico de no enlace y de enlace. Los valores de los radios atómicos de enlace se obtienen de mediciones de distancias interatómicas en compuestos químicos.

* Recuerde: el angstrom (1 Å=10-10 m) es una unidad métrica conveniente para las mediciones de longitud atómicas. El angstrom no es una unidad SI. La unidad SI de uso más común para tales mediciones es el picómetro (1 pm=10-12 m; 1 Å=100 pm).

Radios atómicos (en picómetros) para elementos representativos

Radios atómicos

Radios atómicos de enlace de los primeros 54 elementos de la tabla periódica. Laaltura de la barra para cada elemento es proporcional a su radio, lo que produce un“mapa de relieve” de los radios.

Radio iónico

� Es el radio de un catión o un anión.

� Es posible medirlo por difracción de rayos X.

� El radio iónico afecta las propiedades físicas y químicas de un

compuesto iónico.

� Por ejemplo, la estructura tridimensional de un compuesto iónico

depende del tamaño relativo de sus cationes y aniones.

Comparaciones de los radios, en Å, de átomos neutros y iones de varios grupos de elementosrepresentativos. Los átomos neutros aparecen en gris, los cationes en rojo y los aniones en azul.

Energía de ionización.La energía de ionización de un átomo o un ion es la energía mínima necesaria paraeliminar un electrón desde el estado basal del átomo o ion gaseoso aislado. Primeraenergía de ionización para los elementos representativos de los primeros seis periodos. Laenergía de ionización por lo regular aumenta de izquierda a derecha y disminuye de arribahacia abajo. La energía de ionización del astato aún no se ha determinado.

Tendencia en la primera ionización

Tendencias importantes en la energía de ionización

Primera energía de ionización vs. número atómico. Los puntos rojos marcan el inicio de unperiodo (metales alcalinos), y los azules, el final de un periodo (gases nobles). Se utilizan puntosverdes para los metales de transición.

Energía de ionización

Aumenta

Disminuye

Afinidad electrónica

� Afinidades electrónicas en kJ/mol para los elementos representativos de los primeros cincoperiodos de la tabla periódica. Cuanto más negativa es la afinidad electrónica, mayor es laatracción entre un átomo y un electrón. Una afinidad electrónica 0 indica que el ion negativotiene mayor energía que el átomo y el electrón separados.

Afinidad Electrónica

Aumenta

Disminuye

Tabla periódica en la que se indican los metales, metaloides y no metalesy las tendencias en el carácter metálico.

Carácter metálico

Cargas de algunos iones comunes que se encuentran en compuestosiónicos. Observe que la línea escalonada que divide los metales de los no metales tambiéndivide los cationes de los aniones.

Lectura de la información de cada elemento químico en la Tabla Periódica.

Ejercicio: mencionar las propiedades de la Tabla Periódica, nombrar los grupos, enumerarlos, clasificarlos, poner las valencias comunes de los iones.

PROPIEDADES PERIÓDICAS

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