Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular
para la educacin UniversitariaUniversidad Politcnica del Norte del
Estado Monagas Ludovico SilvaCaripito. Edo. Monagas
Profesor: XioberIntegrantes:Curvelo MaribelIdrogo NairobyVegas
SulayVargas RoxanaMarquez HaydeChacoa AlessandraGonzales
GlennyLinares Ramn
Caripito, Abril de 2015INTRODUCCIN.Hasta los ltimos aos del
siglo XIX, el modelo aceptado del tomo se pareca a una bola de
billar - una pequea esfera slida. En 1897, J.J. Thomson cambi
dramticamente la visin moderna del tomo con su descubrimiento del
electrn. El trabajo de Thomson sugiere que el tomo no es una
partcula 'indivisible' como John Dalton haba sugerido, sino ms bien
un rompecabezas compuesto de piezas todava ms pequeas.El tomo es un
constituyente de la materia ordinaria, con propiedades qumicas bien
definidas, formado a su vez por constituyentes ms elemental sin
propiedades qumicas bien definidas. Cada elemento qumico est
formado por tomos del mismo tipo (con la misma estructura
electrnica bsica), y que no es posible dividir mediante procesos
qumicos.La determinacin de las propiedades y la clasificacin de los
elementos ha sido uno de los logros ms importantes de la Qumica. Es
posible ordenar los elementos qumicos, en un arreglo razonablemente
sistemtico, que aunque no ideal, es extremadamente til. Esta
representacin se conoce como Tabla Peridica, en cualquiera de las
muchas variaciones en las que ha sido propuesta. Su funcin es
servir como una estructura, soporte o esquema de organizacin, para
la amplia informacin qumica. Los elementos qumicos se ubican en la
Tabla Peridica bajo las denominaciones de: Metales, Metaloides y No
metales, grupos que se diferencian en su estado natural,
propiedades caractersticas, abundancia y usos.De los 112 elementos
que aparecen en la tabla peridica, la Tierra alberga alrededor de
90. De stos, 81 elementos son estables, mientras que los 9
restantes existen como istopos radioactivos inestables. Los
elementos posteriores al uranio (Z=92) no se encuentran en la
naturaleza y han sido obtenidos artificialmente mediante el uso de
aceleradores de partculas. La mayora de los elementos se obtienen
de la corteza terrestre, y otros de la atmsfera y de los ocanos.
Algunos se encuentran en forma libre y sin combinar. Sin embargo,
muchos de ellos se combinan unos con otros para formar compuestos,
y stos entre s forman los minerales, las rocas y los suelos.1.
Estructura del tomo.El tomo es la partcula ms pequea de un elemento
qumico que mantiene su identidad a travs de cambios fsicos y
qumicos.Los tomos estn constituidos por un ncleo y una corteza
electrnica. En el primero se encuentran partculas cargadas
positivamente, llamadas protones y partculas neutras llamadas
neutrones. En la segunda, se encuentran partculas cargadas
negativamente, llamados electrones. Debido a la extrema pequeez de
los tomos, su masa no puede ser determinada mediante el uso de
instrumento alguno, y para poder mensurarlas, se ide una unidad
acorde: la unidad de masa atmica o uma, que se define como 1/12 de
la masa del tomo de 12C, y equivale a 1,67 x 10-24 g.Las
propiedades y ubicacin de las partculas subatmicas fundamentales se
encuentran resumidas en el siguiente cuadro:
El tomo consiste en ncleos positivamente cargados, muy pequeos y
densos, rodeados por nubes de electrones a distancias del ncleo
relativamente grandes.El ncleo atmico, debido a la presencia de los
protones, est cargado con tantas cargas positivas como protones
posea, y prcticamente la totalidad de la masa del tomo est
contenida en l. En la corteza electrnica se encuentran tantos
electrones como protones haya en el ncleo, dando as un tomo
elctricamente neutro. Los electrones se distribuyen alrededor del
ncleo y son los que intervienen en las reacciones qumicas. El radio
de un ncleo atmico es de 10-13 a 10-12 cm aproximadamente. Los
radios de los tomos son aproximadamente del orden de 10-8 cm (1 )
(: Amstrong), esto es, casi 100.000 veces mayores por lo cual el
tomo debe tener una estructura relativamente "vaca".1 =10-10m
=10-8cm1nm =10-9m = 10-7cm1pm= 10-12m = 10-10cm Nmero atmicoEl
nmero atmico de un elemento corresponde al nmero de protones que
contiene cada uno de sus tomos.Se identifica con laletraZ.En base a
este nmero se ubican los elementos en la tabla peridica.Z define al
elemento. A cada tomo con un nmeroatmico determinado se le asigna
un smbolo por el cual se lo reconoce. En otras palabras, los tomos
del mismo elemento tendrn igual Z, y los de elementos diferentes,
diferente Z.Por ejemplo:Z=11 corresponde al elemento NaAl elemento
Fe le corresponde el Z=26
Nmero msicoEl nmero msico de un tomo se define como la suma del
nmero de protones y de neutrones que posee y se representa con la
letra A.
La vinculacin entre A y Z est dada:A = Nmero de protones + Nmero
de neutronesA = Z + Nmero de neutronesDebido a que las partculas
nucleares son las que poseen masa apreciable, siendo la de cada una
de ellas de aproximadamente 1uma, el nmero de estas partculas da la
masa del tomo expresado enumas.Por ejemplo: Un tomo del elemento K
(potasio) posee 19 protones y 20 neutrones, lo que determina
queA=39y la masa atmica ser 39umas. Smbolo nuclearSe representa al
tomo con el smbolo del elemento que lecorresponde; a la izquierda y
arriba del smbolo se escribe elnmero msico (A) y a la izquierda y
abajo se coloca el nmero atmico (Z).
significa que ese tomo de cloro posee en su ncleo 17 protones, y
37-17=20 neutrones. Por ser una estructura neutra, tendr 17
electrones en la corteza electrnica. IstoposSon tomos que poseen
igual nmero de protones y diferente nmero de neutrones, es decir
que son tomos del mismo elemento y de diferente nmero de neutrones,
o en otras palabras, de igual Z y de diferente A.Muchos elementos
existen en la naturaleza formando varios istopos aunque normalmente
uno de ellos es ms abundante que el resto. En la Figura I.1 se
muestra el ejemplo correspondiente al Ne:
Abundancia isotpica:Indica la fraccin del nmero total de tomos
de un cierto istopo con respecto al total de la muestra. En el
Carbono natural, la abundancia del 12C y 13C son respectivamente
98,9% y 1,1%. Esto quiere decir que de cada 1000 tomos de C
considerados, 989 poseen una masa de 12 umas y 11 de ellos, poseen
una masa atmica de 13.Conociendo la masa y la abundancia de cada
istopo se puede calcular la masa atmica de cada elemento:
donde mies la masa de un determinado istopo y A su
abundancia.Por ejemplo:
Inversamente, puede calcularse la abundancia isotpica conociendo
la masa atmica del elemento y la de sus istopos componentes.
Corteza ElectrnicaPara poder comprender por qu los tomos se enlazan
de una determinada manera, o por qu distintos elementos tienen
propiedades fsicas y qumicas diferentes, es necesario aprender algo
sobre la distribucin de los electrones en los tomos.La teora de
estas distribuciones se basa en gran medida en el estudio de la luz
emitida o absorbida por los tomos. Luego veremos como se
distribuyen los electrones y comprenderemos, por lo tanto, el
ordenamiento de la tabla peridica y el enlace qumico.Cuando los
tomos son excitados elctrica o trmicamente y cesa esta excitacin,
emiten una radiacin. Si esta es dispersada por un prisma y
detectada por una placa fotogrfica, se revelan lneas o bandas. A
los conjuntos de estas lneas se los denomina espectros de emisin
atmica. Cada lnea espectral corresponde a una cantidad de energa
especfica que se emite (Figura I.2 y I.3).
Niels Bohr en 1913 supuso en base a estos espectros que la
energa electrnica estcuantizada; es decir que los electrones se
encuentran en rbitas discretas y que absorben o emiten energa
cuando se mueven de una rbita a otra.Cada rbita corresponde asa un
nivel de energa definido para cada electrn y caracterizado por un
nmero (n) llamadonmero cuntico principal.Cuando un electrn se mueve
de un nivel de energa inferior a uno superior absorbe una cantidad
de energa definida y cuando vuelve a caer a su nivel de energa
original emite la misma cantidad de energa que absorbi. La energa
de esa radiacin est dada por:E = hdondehes la constante de Planck
cuyo valor es 6,63 x 10-27ergxseg,yes la frecuencia de la radiacin
=c/,cvelocidad de la luz,es la longitud de ondaPor lo tanto,E =
hc/
Al nmeronque designa un nivel energtico se lo llama nmero
cuntico principal.El nmero mximo de electrones no puede ser
superior a2n2.No todos los electrones que pertenecen a un mismo
nivel poseen la misma energa.Principios cunticosLos corpsculos de
masa muy exigua como los electrones, no siguen las leyes de la
dinmica newtoniana, ni tampoco las leyes de la electrodinmica
clsica que explica las interacciones de las cargas en movimiento.
Se precisan nuevos principios, los de la mecnica cuntica. El primer
principio de la misma es que no puede encontrarse un electrn entre
dos niveles energticos, es decir, no existe ningn electrn cuya
energa sea intermedia entre dos niveles de energa. Estos niveles de
energa se enumeran dando al ms cercano al ncleo el nmero 1, al
inmediato superior el nmero 2, al nivel siguiente el nmero 3. Al
nmero n que designa un nivel energtico se lo llama nmero cuntico
principal, y puede tomar cualquier valor entero y positivo. El
segundo principio exige que el nmero mximo de electrones en un
nivel (poblacin electrnica) no puede ser superior a 2n2.As para el
nivel n=1, podr tener como mximo 2 electrones, el nivel n=2 tendr
8. Calcule cuntos electrones se encontrarn como mximo en los
niveles energticos n=3, 4 y 5.Viendo los espectros de emisin de
elementos con ms de un electrn se ve que cada nivel energtico se
compone de varios subniveles ntimamente agrupados, es decir, no
todos los electrones que pertenecen a una mismo nivel poseen la
misma energa.El nmero de subniveles de un nivel energtico es igual
al nmero cuntico principal de este. Tales subniveles se designan de
diferentes maneras: el subnivel de menor energa de cada capa se
simboliza con la letrasy los sucesivos, cada vez de mayor energa
con las letrasp,dyf. Los subniveless,p,dyfpueden contener como
mximo 2, 6, 10 y 14 electrones respectivamente.
Ntese que completado el subnivel 3p el siguiente electrn se
ubicar en el 4s en lugar del 3d, por poseer menor energa. A medida
que los tomos se van haciendo ms complejos el nmero de
entrecruzamientos aumenta. Al igual que es limitado el nmero de
electrones que admite un nivel principal, lo es tambin el que
contiene los subniveles. Como vemos en el diagrama el subnivel s
admite slo hasta 2 electrones, el p admite 6, el d admite 10 y el f
admite 14.La distribucin electrnica que describimos para cada tomo
se denomina configuracin electrnica del estado fundamental. Esto
corresponde al tomo aislado en su estado de menor energa o no
excitado.Veremos la configuracin electrnica en el estado
fundamental del tomo de sodio, Z=11. Los electrones se van ubicando
en el subnivel energtico de menor energa disponible; una vez
completado cada subnivel comienza a llenarse el inmediato superior;
la flecha representa un electrn y los nmeros indican el orden de
llenado.
La configuracin electrnica se describe mediante la notacin que
se indica en la figura de la derechaEn el ejemplo anterior, la
configuracin electrnica es1s2 2s2 2p6 3s1esto es 2 electrones en el
subnivel 1s, 2 en el subnivel 2s, 6 electrones en el subnivel 2p y
1 electrn en el subnivel 3s.
IonesLas estructuras cargadas positivamente o negativamente se
denominan iones: Con carga positiva: cationes. Con carga negativa:
aniones.Cuando dos o ms tomos se acerquen sern los electrones los
que interaccionan debido a que forman la corteza del tomo; de ese
modo, puede ocurrir que los electrones sean transferidos de un tomo
a otro (como discutiremos ms adelante).Si un tomo neutro capta uno
o ms electrones, stos no podrn ser neutralizados por la carga del
ncleo, por lo que la estructura adquirir carga negativa,
transformndose en un anin.Si un tomo neutro cede uno o ms
electrones, prevalecer la carga nuclear y la estructura adquirir
carga positiva, transformndose en un catin.
Mecnica cunticaActualmente, el tomo es descripto mediante un
modelo matemtico, que por medio de la denominada ecuacin de onda de
Schrdinger incorpora las propiedades ondulatorias del electrn. Esta
ecuacin llega a una serie de soluciones que describen los estados
de energa permitidos del electrn. Estas soluciones se denominan
funcin de onda, y se las suele simbolizar por la letra psi (y ).Las
energas permitidas son las mismas que surgen del modelo de Bohr,
aunque en este ltimo, se supone que el electrn est en una rbita
circular alrededor del ncleo con radio definido. En el modelo de la
mecnica cuntica, no es tan sencillo describir la ubicacin del
electrn, ms bien se habla de la probabilidad de que el electrn se
encuentra en determinada regin del espacio en un instante dado. El
cuadrado de la funcin de onda, y2, en un punto dado del espacio,
representa la probabilidad de que el electrn se encuentra en esa
ubicacin. Por esta razn, y2 se denomina densidad de
probabilidad.Otra forma de expresar la probabilidad es la densidad
electrnica; las regiones de probabilidad elevada de encontrar al
electrn son regiones de densidad electrnica alta.EJEMPLOS:1) Para
cada uno de los tomos siguientes calcule el numero de protones y
neutrones en el ncleo y el numero de electrones fuera del
ncleo.
2) Calcule la masa atmica del Carbono, hasta cuatro cifras
significativas, de acuerdo con los siguientes datos:
3) Calcule la masa atmica del Cloro, hasta cuatro cifras
significativas, de acuerdo con los siguientes datos:
2. Elementos qumicos.El origen de los elementos qumicosLa teora
ms aceptada, hoy en da, para explicar el origen del Universo es la
del "Big Bang" o la Gran Explosin.La teora del Big Bang o teora de
la gran explosin es un modelo cientfico que trata de explicar el
origen del Universo y su desarrollo posterior a partir de una
singularidad espaciotemporal. Tcnicamente, este modelo se basa en
una coleccin de soluciones de las ecuaciones de la relatividad
general, , llamados modelos de Friedmann- Lemaitre Robertson
Walker. El trmino "Big Bang" se utiliza tanto para referirse
especficamente al momento en el que se inici la expansin observable
del Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido
ms general para referirse al paradigma cosmolgico que explica el
origen y la evolucin del mismo.sta postula que hace diez mil o
veinte mil millones de aos, toda la materia y energa presente,
incluyendo el espacio que ellas llenan, se concentro en un volumen
muy pequeo y por tanto de una densidad e inestabilidad muy grande.
Al ocurrir la inmensa explosin, todo comenz a expandirse en un
proceso que aun no ha cesado.En el universo primitivo se formo
hidrogeno y helio, a partir de las partculas elementales que
existan o se formaban como producto de la explosin primigenia.Sin
embargo, el resto de los elementos no podan conformarse en tales
condiciones, pues sus ncleos atmicos se disociaran a altas energas.
A medida que ocurra la expansin del universo, las temperaturas
fueron disminuyendo y con el tiempo, las estrellas se convirtieron
en las fbricas naturales de los elementos.La capacidad que tienen
las estrellas para producir determinados elementos qumicos depende
de sus masas, que pueden ir desde 0,1 hasta 100 veces la masa del
Sol. De esta forma, la enorme fuerza gravitacional de estos cuerpos
estelares propiciara el proceso.Ello tiene lgica: para que dos
ncleos atmicos se fusiones es necesario vencer la fuerza elctrica
de repulsin de estas partculas, de tal manera que puedan acercarse
a una distancia que les permitan atraerse mediante la denominada
fuerza nuclear fuerte.En sucesivas fusiones nucleares se han
conformado los ncleos de elementos cada vez ms pesados, hasta
llegar al isotopo ms estables del hierro que es el 56. Por ser ste
el ncleo ms estable, a partir de all ya no es posible continuar la
fusin de ncleos, por lo que entra en vigencia una va energticamente
menos exigente: la captura de neutrones que, al no tener carga
elctrica, pueden penetrar en los ncleos sin ser repetidos. Luego
este ncleo emite radiacin beta, dando origen a un nuevo
elemento.Concepto de elemento qumico a travs de la historiaEl
desarrollo del concepto de elemento qumico est ntimamente
relacionado con la evolucin histrica de la qumica. En un principio
las ideas fueron meras especulaciones filosficas, destacando el
paradigma de los cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego. Fue
Lavoisier quien dio un carcter experimental al concepto, al
destacar al anlisis qumico como la herramienta necesaria para saber
si una sustancia es o no un elemento. Luego Dalton, al plantear su
teora atmica a principios del siglo XIX, se ve en la necesidad de
asociar cada elemento a un tipo de tomo. Esta nocin es apoyada por
Mendeleiev, cuando en el marco de su propuesta de la ley de
periodicidad, en 1869, seala que la palabra elemento requiere de la
idea de tomo. En el siglo XX se desentraa la estructura interna del
tomo y se define al elemento qumico como aquella sustancia que est
formada por tomos que, en su ncleo, contienen igual nmero de
protones, denominndose ese nmero el nmero atmico (Z).As, todos los
tomos de hidrgeno, estn aislados, posean carga positiva o negativa,
o se encuentren enlazados con otros tomos formando un compuesto,
siempre tendrn un protn en su ncleo (Z = 1). Si un tomo posee 2
protones se identificar como helio (Z = 2), y si tiene tanto como
92 protones en el ncleo, se le identificar como el elemento uranio
(Z = 92).El descubrimiento de los elementos
Metales, no metales y metaloidesLa primera clasificacin de
elementos conocida fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien
propuso que los elementos se clasificaran en metales, no metales y
metaloides o metales de transicin. Aunque muy prctico y todava
funcional en la tabla peridica moderna, fue rechazada debido a que
haba muchas diferencias en las propiedades fsicas como qumicas.
MetalesLa mayor parte de los elementos metlicos exhibe el lustre
brillante que asociamos a los metales. Los metales conducen el
calor y la electricidad, son maleables (se pueden golpear para
formar lminas delgadas) y dctiles (se pueden estirar para formar
alambres). Todos son slidos a temperatura ambiente con excepcin del
mercurio (punto de fusin =-39C), que es un lquido. Dos metales se
funden ligeramente por encima de la temperatura ambiente: el cesio
a 28.4C y el galio a 29.8C. En el otro extremo, muchos metales se
funden a temperaturas muy altas. Por ejemplo, el cromo se funde a
1900C.Los metales tienden a tener energas de ionizacin bajas y por
tanto se oxidan (pierden electrones) cuando sufren reacciones
qumicas. Los metales comunes tienen una relativa facilidad de
oxidacin. Muchos metales se oxidan con diversas sustancias comunes,
incluidos O2y los cidos.Se utilizan con fines estructurales,
fabricacin de recipientes, conduccin del calor y la electricidad.
Muchos de los iones metlicos cumplen funciones biolgicas
importantes: hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, cobre,
manganeso, zinc, cobalto, molibdeno, cromo, estao, vanadio No
metalesLos no metales varan mucho en su apariencia, no son
lustrosos y por lo general son malos conductores del calor y la
electricidad. Sus puntos de fusin son ms bajos que los de los
metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 700C
en condiciones normales de presin y temperatura). Varios no metales
existen en condiciones ordinarias como molculas diatmicas. En esta
lista estn incluidos cinco gases (H2, N2, O2, F2y Cl2), un lquido
(Br2) y un slido voltil (I2). El resto de los no metales son slidos
que pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre. Al
contrario de los metales, son muy frgiles y no pueden estirarse en
hilos ni en lminas. Se encuentran en los tres estados de la materia
a temperatura ambiente: son gases (como el oxgeno), lquidos (bromo)
y slidos (como el carbono). No tienen brillo metlico y no reflejan
la luz. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos:
carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo y azufre en cantidades
importantes. Otros son oligoelementos: flor, silicio, arsnico,
yodo, cloro.Comparacin de los metales y no metales Metales Tienen
un lustre brillante; diversos colores, pero casi todos son
plateados. Los slidos son maleables y dctiles Buenos conductores
del calor y la electricidad Casi todos los xidos metlicos son
slidos inicos bsicos. Tienden a formar cationes en solucin acuosa.
Las capas externas contienen pocos electrones habitualmente tres o
menos. Es preciso advertir que estos caracteres aunque muy
generales tienen algunas excepciones como por ejemplo , el
manganeso que siendo metal forma cidosNo Metales No tienen lustre;
diversos colores. Los slidos suelen ser quebradizos; algunos duros
y otros blandos. Malos conductores del calor y la electricidad La
mayor parte de los xidos no metlicos son sustancias moleculares que
forman soluciones cidas Tienden a formar aniones u oxianiones en
solucin acuosa. Las capas externas contienen cuatro o ms
electrones*. Excepto hidrgeno y helioLocalizacin en la tabla
peridica MetalesCorresponde a los elementos situados a la izquierda
y centro de la Tabla Peridica (Grupos 1 (excepto hidrgeno) al 12, y
en los siguientes se sigue una lnea quebrada que, aproximadamente,
pasa por encima de Aluminio (Grupo 13), Germanio (Grupo 14),
Antimonio (Grupo 15) y Polonio (Grupo 16) de forma que al descender
aumenta en estos grupos el carcter metlico). No MetalesLos no
metales son los elementos situados a la derecha en la Tabla
Peridica por encima de la lnea quebrada de los grupos 14 a 17 y son
tan solo 25 elementos. (Incluyendo el Hidrgeno). Colocados en orden
creciente de nmero atmico, los elementos pueden agruparse, por el
parecido de sus propiedades, en 18 familias o grupos (columnas
verticales). Desde el punto de vista electrnico, los elementos de
una familia poseen la misma configuracin electrnica en la ltima
capa, aunque difieren en el nmero de capas (periodos). Los grupos o
familias son 18 y se corresponden con las columnas de la Tabla
Peridica.Elementos qumicos y nmero atmico Un elemento qumico es una
sustancia pura formada por tomos que tienen el mismo nmero atmico,
es decir, el mismo nmero de protones. Cada elemento se distingue de
los dems por sus propiedades caractersticas. Se denomina nmero
atmico al nmero de protones que tiene el ncleo de un tomo. Este
nmero es igual al nmero de electrones que el tomo neutro posee
alrededor del ncleo.
3. Tabla peridica.
Historia La historia de la tabla peridica est marcada
principalmente por el descubrimiento de los elementos qumicos.
Elementos como oro, plata, hierro o cobre eran conocidos desde la
antigedad; sin embargo, no fue hasta los siglos XVIII y XIX cuando
se descubren la mayora de los restantes elementos, ya que mejoran
las tcnicas de trabajo cientfico. La aparicin de gran cantidad de
elementos hizo que se pusieran de manifiesto semejanzas en
propiedades, masas relacionadas o comportamientos qumicos
parecidos. Estas semejanzas empujaron a los qumicos a buscar algn
tipo de clasificacin, de tal manera que se facilitase su
conocimiento y descripcin, y se impulsara el descubrimiento de
nuevos elementos. La tabla peridica actual o sistema peridico est
basada en la propuesta por D. Mendeleiev en 1869. En ella, los
elementos se encuentran ordenados, de izquierda a derecha, por
valores crecientes de sus nmeros atmicos (Z). Adems de esto, los
elementos aparecen distribuidos en filas y columnas.Existen 7 filas
horizontales que se denominan perodos y 18 columnas verticales que
se denominan grupos. Los elementos tambin se clasifican en: metales
(sus tomos tienden a perder electrones y formar cationes), no
metales (sus tomos tienden a ganar electrones y formar aniones) y
semimetales (sus tomos se transforman con dificultad en iones
positivos) de acuerdo con sus propiedades para ganar o perder
electrones.
Dimitri Mendeleiev (1834 - 1907). Qumico ruso, padre de la tabla
peridica de los elementos. Desde joven se destac en Ciencias en la
escuela, no as en ortografa. Un cuado suyo exiliado por motivos
polticos y un qumico de la fbrica le inculcaron el amor por las
ciencias.
Se gradu en 1855 como el primero de su clase. Present la tesis
Sobre volmenes especficos para conseguir la plaza de maestro de
escuela, y la tesis Sobre la estructura de las combinaciones
silceas para alcanzar la plaza de ctedra de qumica en la
Universidad de San Petersburgo. A los 23 aos era ya encargado de un
curso de dicha universidad. Entre sus trabajos destacan los
estudios acerca de la expansin trmica de los lquidos, el
descubrimiento del punto crtico, el estudio de las desviaciones de
los gases reales respecto de lo enunciado en la ley de
BoyleMariotte y una formulacin ms exacta de la ecuacin de estado.
Pero su principal logro investigador fue el establecimiento del
llamado sistema peridico de los elementos qumicos, o tabla
peridica, gracias al cual culmin una clasificacin definitiva de los
citados elementos (1869) y abri el paso a los grandes avances
experimentados por la Qumica en el siglo XX.
Grupos y perodos La colocacin de los elementos en la tabla
peridica se hace teniendo en cuenta la configuracin electrnica. En
cada perodo aparecen los elementos cuyo ltimo nivel de su
configuracin electrnica coincide con el nmero del perodo, ordenados
por orden creciente de nmero atmico. Por ej., el perodo 3 incluye
los elementos cuyos electrones ms externos estn en el nivel 3;
En cada grupo aparecen los elementos que presentan el mismo
nmero de electrones en el ltimo nivel ocupado o capa de valencia.
Por ejemplo, todos los elementos del grupo 13 contienen 3
electrones en su capa ms externa y el ltimo electrn queda en un
orbital p;
Perodos: En la tabla peridica los elementos estn ordenados de
forma que aquellos con propiedades qumicas semejantes, se
encuentren situados cerca uno de otro. Los elementos se distribuyen
en filas horizontales, llamadas perodos. Pero los periodos no son
todos iguales, sino que el nmero de elementos que contienen va
cambiando, aumentando al bajar en la tabla peridica. El primer
periodo tiene slo dos elementos, el segundo y tercer periodo tienen
ocho elementos, el cuarto y quinto periodos tienen dieciocho, el
sexto periodo tiene treinta y dos elementos, y el sptimo no tiene
los treinta y dos elementos porque est incompleto. Estos dos ltimos
periodos tienen catorce elementos separados, para no alargar
demasiado la tabla y facilitar su trabajo con ella. El periodo que
ocupa un elemento coincide con su ltima capa electrnica. Es decir,
un elemento con cinco capas electrnicas, estar en el quinto
periodo. El hierro, por ejemplo, pertenece al cuarto periodo, ya
que tiene cuatro capas electrnicas. Grupos: Las columnas de la
tabla reciben el nombre de grupos. Existen dieciocho grupos,
numerados desde el nmero 1 al 18. Los elementos situados en dos
filas fuera de la tabla pertenecen al grupo 3. En un grupo, las
propiedades qumicas son muy similares, porque todos los elementos
del grupo tienen el mismo nmero de electrones en su ltima o ltimas
capas. As, si nos fijamos en la configuracin electrnica de los
elementos del primer grupo, el grupo 1 o alcalinos:
La configuracin electrnica de su ltima capa es igual, variando
nicamente el periodo del elemento.
Propiedades peridicas La utilidad de la Tabla Peridica reside en
que la ordenacin de los elementos qumicos permite poner de
manifiesto muchas regularidades y semejanzas en sus propiedades y
comportamientos. Por ejemplo, todos los elementos de un mismo grupo
poseen un comportamiento qumico similar, debido a que poseen el
mismo nmero de electrones en su capa ms externa (estos electrones
son los que normalmente intervienen en las reacciones qumicas).
Existen, por tanto, muchas propiedades de los elementos que varan
de forma gradual al movernos en un determinado sentido en la tabla
peridica, como son: radio atmico, energa de ionizacin, carcter
metlico y electronegatividad. Radio atmico: Es la distancia que
existe entre el ncleo y la capa de valencia (la ms externa).Con
frecuencia se piensa que los tomos son objetos esfricos con lmites
bien definidos. Sin embargo, una conclusin obtenida de la mecnica
cuntica, es que el tomo no tiene lmites definidos que determinen su
tamao. La distribucin de la densidad electrnica disminuye
lentamente al aumentar la distancia al ncleo, aproximndose a cero a
grandes distancias.El radio atmico es difcil de definir para un
tomo aislado, sin embargo, en el caso de que dos tomos se unan
entre s, como Cl2o Br2, puede definirse el radio atmico como el
radio de una esfera que tiene la longitud de enlace cuando las
esferas se tocan entre s.Los mtodos de medida del mismo son
indirectos y no nos detendremos en ellos pero es importante ver la
periodicidad de estos. Pueden deducirse algunas tendencias de la
variacin del tamao atmico en la tabla peridica:
Estas reglas son el resultado de dos factores: el nmero cuntico
principal del nivel ms externo y la carga nuclear efectiva que acta
sobre sus electrones. Al aumentar el primero de los factores y
disminuir el segundo, el radio atmico ser mayor. La carga nuclear
efectiva experimentada por un electrn en un nivel de energa externo
es menor que la carga nuclear. Esto se debe a que los electrones
que ocupan los niveles de energa internos apantallan o escudan al
ncleo de los electrones ms externos, produciendo una disminucin de
la carga nuclear real y por tanto la fuerza de
atraccin.Descendiendo en un grupo, se produce el aumento del radio
atmico debido a que aumenta el nmero de niveles ocupados y
simultneamente disminuye la carga nuclear efectiva por aumento del
efecto de apantallamiento. Movindonos de izquierda a derecha en un
perodo, se produce una disminucin del radio atmico ya que por cada
lugar que se avanza aumenta en uno el nmero de protones y de
electrones, los cuales se ubican en el mismo nivel, produciendo que
las fuerzas de atraccin aumenten por aumento de la carga nuclear
efectiva, comprimiendo al tomo.Una conclusin obtenida de la mecnica
cuntica, es que el tomo no tiene lmites definidos que determinen su
tamao.Los radios atmicos se miden en Amstrongs Energa de ionizacin:
Llamada tambin potencial de ionizacin. Es la cantidad mnima de
energa que se necesita para arrancar un electrn de un tomo aislado
en su estado fundamental, formando un in con carga positiva. El
proceso puede representarse como:
La figura muestra los valores de la energa de ionizacin de los
elementos. En cada perodo (por ejemplo, en el que va del litio al
nen) se aprecia, con algunas excepciones, un aumento relativamente
constante de izquierda a derecha.
Dos factores, cuando menos, influyen en ello: en primer lugar,
la carga nuclear crece (Z es mayor) hacia la derecha del perodo,
hecho que por s slo hace prever un aumento del potencial de
ionizacin en el mismo sentido; en segundo lugar, el tamao de los
tomos decrece del litio al nen, circunstancia que, tambin por s
sola, debe determinar un aumento de dicho potencial, ya que cuanto
ms cerca se halle un electrn de un ncleo, ms difcil ser separarlo
de l.
Un nivel de ocho electrones, un octeto, como suele llamarse,
resulta una agrupacin particularmente difcil de romper. En
especial, se requiere mucha energa para arrancar un electrn de un
tomo cuyo nivel exterior contenga ocho electrones, por lo que tomos
tales como los de nen poseen un elevado potencial de ionizacin.
Como regla general, basta recordar que los elementos de alto
potencial de ionizacin estn a la derecha en la tabla peridica,
mientras que los de bajo potencial se hallan a la izquierda.Pasemos
ahora a estudiar la variacin del potencial dentro de un mismo
grupo.En el caso de los alcalinos y los gases nobles, se observa
una disminucin progresiva de arriba hacia abajo, hecho fcil de
predecir a partir tan slo del aumento del tamao atmico. El tomo de
helio es sumamente pequeo, por lo cual el electrn que ha de
arrancarse est muy cerca del ncleo; se encuentra, pues, mucho ms
firmemente unido a l que en el tomo de nen, en el que se halla
situado bastante ms lejos.En cuanto al aumento de la carga nuclear,
queda prcticamente compensado por el efecto de pantalla de los
electrones interpuestos.Al estudiar la qumica de los elementos es
preciso a veces referirse a una segunda ionizacin e incluso a
ionizaciones en mayor grado debidas a la separacin de dos o ms
electrones. En todos los casos, tales ionizaciones subsiguientes
exigen grandes cantidades adicionales de energa por electrn. Ms an,
cuando la ionizacin implica la ruptura de una configuracin de gas
noble, se observa que hace falta un gran aumento supletorio de
energa. He aqu, como ilustracin de este fenmeno, los potenciales
sucesivos de ionizacin del berilio (Z = 4): 9,32; 18,21; 153,85 y
217,66 eV, que son las energas necesarias para separar,
respectivamente, el primero, el segundo, el tercero y el cuarto
electrn. Carcter metlico: Un elemento se considera metal, desde un
punto de vista electrnico, cuando cede fcilmente electrones y no
tiene tendencia a ganarlos.
Afinidad electrnica: Es la cantidad de energa puesta en juego
cuando se aade un electrn a un tomo aislado y en estado
fundamental. Este proceso puede representarse como:
Es lgico esperar que los elementos del grupo VII tengan gran
afinidad electrnica puesto que la adicin de un solo electrn a un
tomo lleva a la formacin de un octeto estable. La disminucin de la
afinidad desde el cloro al yodo no debe sorprendernos, ya que el
tamao atmico aumenta en este sentido: en el yodo el electrn ha de
aadirse a la quinta capa, que est mucho ms alejada del ncleo; por
consiguiente, dicho electrn quedar menos slidamente unido a l que
en los restantes elementos del mismo grupo.Ambos datos, afinidad
electrnica y potencial de ionizacin, pueden combinarse para
predecir qu tomos son capaces de arrancar electrones a otros.
Electronegatividad: La electronegatividad mide la tendencia de un
tomo a atraer electrones en una unin qumica. Es claro que esta
tendencia est relacionada con las dos cantidades definidas
anteriormente (energa de ionizacin y afinidad electrnica), sin
embargo, dado que es una tendencia relativa, puede calcularse de
diferentes modos dando lugar a diferentes escalas. La escala ms
frecuentemente utilizada es la de Pauling. En cualquier escala la
electronegatividad ir incrementndose hacia la derecha y hacia
arriba de la tabla peridica.Es importante comprender las
diferencias entre la electronegatividad que indica slo una
tendencia y cuando un tomo est unido, de las propiedades definidas
anteriormente que se refieren a energas y a tomos aislados. En el
tema de enlace qumico se volver sobre el concepto de
electronegatividad. La propiedad antagnica a la electronegatividad
se denomina electropositividad y es tomada como representativa de
la propiedad denominada carcter metlico (en realidad, el carcter
metlico incluye otras caractersticas como son: conductividad de la
corriente elctrica, conductividad trmica, etc.); debido a ello, el
carcter metlico formalmente aumenta hacia abajo y hacia la
izquierda en la tabla peridica
CONCLUSIN.Los tomos son elctricamente neutrales porque el nmero
de protones (cargas +) es igual al nmero de electrones (cargas -).
De esta manera se neutralizan. Si se consideran tomos ms grandes,
el nmero de protones aumenta, y tambin aumenta el nmero de
electrones en el estadoneutraldel tomo.La mayora del espacio
ocupado por un tomo est en realidad vaco porque el electrn gira a
una distancia muy alejada delncleo. Por ejemplo, si fusemos a
dibujar un tomo de hidrgeno a escala y ussemos unprotnde un
centmetro (ms o menos del tamao de este dibujo -), el tomo
delelectrngirara a una distancia de ~0.5 km delncleo. En otras
palabras, el tomo sera ms grande que una cancha de football!Otra
importante caracterstica del tomo es su peso o su masa atmica. El
peso de un tomo est aproximadamente determinado por el nmero total
de protones y de neutrones en el tomo. Mientras que los protones y
los neutrones son ms o menos del mismo tamao, el electrn es ms de
1,800 veces ms pequeo que estos dos. Es as que el peso del electrn
es irrelevante al determinar el peso del tomo. Es como comparar el
peso de una mosca al peso de un elefante.Cualquier estructura
satisfactoria para un grupo de hechos, deber ser construida sobre
una base bien slida. As, la base para la tabla peridica, es la Ley
Peridica, la cual, en su versin moderna establece que las
propiedades de los elementos qumicos son funcin peridica de su
nmero atmico. Todas las formas de la tabla peridica son,
necesariamente, solo intentos arbitrarios y artificiales de
representar esta ley, de la manera ms adecuada posible. Pero la Ley
Peridica tiene asimismo, su propia base fundamental, la cual
necesita ser entendida al detalle, a fin de que la tabla peridica
pueda tener la mxima efectividad.
BIBLIOGRAFA.
http://www.taringa.net/post/apuntes-y-monografias/1989426/Resumen-de-las-teorias-atomicas-Democrito-en-adelante.html
http://www.monografias.com/trabajos101/atomo-y-sus-teorias-atomicas/atomo-y-sus-teorias-atomicas.shtml
http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica%20COU%20muestra%20para%20IQ10017/cap1.htm
https://books.google.co.ve/books?id=3V1Kr-FXwcsC&pg=PA91&lpg=PA91&dq=estructura+del+atomo+quimica&source=bl&ots=PylgY6c8ST&sig=TbX_BeIG2vwqEUzIjdxcYRzSNug&hl=es&sa=X&ei=DDYlVei3KYXcsAWDtIPQDw&ved=0CB0Q6AEwADgU#v=onepage&q=estructura%20del%20atomo%20quimica&f=false
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/impresos/quincena8.pdf
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/estructura_atomica/ap13_estructura_del_atomo.php
http://acfiman.org/cienciaenlaescuela/quimica/fasciculo6.pdf
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ElemtMetNoMet.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
http://www.guatequimica.com/tutoriales/atomo/index.htm#t=Introduccion_a_la_Tabla_Periodica.htm