La Tabla Periódica

Con el descubrimiento de nuevos elementos químicos resultaron evidentes las semejanzas químicas y físicas entre algunos de ellos. Esto llevó a los químicos a buscar un principio natural que permitiera agrupar los elementos con características similares, numerosos fueron los intentos hasta llegar a lo que hoy se conoce como Tabla Periódica de los elementos.

Dmitri Mendeleev

1834 - 1907

Mendelevio

Mendeleev (1869) basándose en la hipótesis de que las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos, publicó una tabla periódica en la que situó todos los elementos conocidos en aquella época, ordenándolos de forma tal que los elementos pertenecientes a una misma familia aparecen en la misma línea horizontal.

Lothar Meyer

1830 - 1895

Al mismo tiempo que Mendeleev, Meyer publicó

su propia Tabla Periódica con los elementos

ordenados de menor a mayor masa atómica.

• Tanto Mendeleev como Meyer ordenaron

los elementos según sus masas atómicassegún sus masas atómicas

• Ambos dejaron espacios vacíos donde

deberían encajar algunos elementos

entonces desconocidos

Posteriormente con el descubrimiento del número atómico (Z) por Moseley se pudo confirmar que las propiedades de los elementos son función periódica de su número atómico y no de su peso atómico. Esto es lo que se conoce en la actualidad como la Ley Periódica, que establece:

las propiedades de los elementos químicos y sus compuestos dependen de la estructura del átomo y varían sistemáticamente con el número atómico de

los elementos.

Los elementos están colocados por orden creciente de su número atómico (Z), dando origen a columnas verticales y filas horizontales

GRUPOS

a las columnas de la tabla

PERÍODOS

a las filas de la tabla

Se denominan

La utilidad del sistema periódico reside en que los elementos de un mismo grupo poseen propiedades químicas similares

La utilidad del sistema periódico reside en que los elementos de un mismo grupo poseen propiedades químicas similares

Tabla Periódica Actual

El conjunto de elementos que ocupan una línea horizontal se denomina PERÍODOPERÍODO.

Los PERÍODOS están formados por un conjunto de elementos que teniendo propiedades químicas diferentes, mantienen en común el presentar igual número de niveles de energía con electrones, correspondiendo el número de PERIODO al total de niveles o capas.

En un período el número de protones o número atómico de los elementos aumenta de uno en uno; lo mismo ocurre con el número de electrones. Los períodos se indican con números arábigos, del 1 al 7.

Las columnas verticales reciben el nombre de GRUPOS. Están ordenados en grupos A y B. Los GRUPOS se indican con números romanos.

Grupos AELEMENTOS REPRESENTATIVOS IA - Metales alcalinosIIA - Metales alcalino- térreosIIIA - TérreosIVA - CarbonoidesVA - NitrogenoidesVIA - CalcógenosVIIA - HalógenosVIIIA- Gases Nobles

Grupos BELEMENTOS DE TRANSICIÓNElementos de transición propiamente dichos.Elementos de transición interna (Lantánidos o tierras raras y Actinidos)La clasificación periódica moderna utiliza para los grupos numeración arábiga correlativa desde 1 a 18.

Los elementos de un mismo grupo, tienen propiedades químicas semejantes, ya que tienen el mismo número de electrones en su capa de valencia (última

capa electrónica) y están distribuidos en orbitales del mismo tipo

Por ejemplo, los elementos del grupo 17:

Elemento Configuración más externa

Configuración electrónica

FlúorFlúor

CloroCloro

BromoBromo

YodoYodo

1s1s22 2s 2s22 2p 2p55

1s1s22 2s 2s22 2p 2p6 6 3s3s22 3p 3p55

1s1s22 2s 2s22 2p 2p6 6 3s3s22 3p 3p6 6 3d3d10 10 4s4s22 4p 4p55

1s1s22 2s 2s22 2p 2p6 6 3s3s22 3p 3p6 6 3d3d10 10 4s4s22 4p 4p66 4d 4d1010 5s 5s22 5p 5p55

nsns22 np np55

Estos hechos sugieren que las propiedades químicas de un elemento están relacionadas con la configuración electrónica de

su capa de valencia

GRUPOS (o FAMILIASFAMILIAS)

Están situados en la parte central del sistema periódico, son los elementos de los grupos B, cuya principal característica es que tienen el subnivel d parcialmente ocupado. Presentan una configuración electrónica externa ns (n-1)d. Ejemplo: Sc; Z=21 = [ Ar] 4s2 3d1

3.- Metales de transición

4.- Metales de transición interna (Lantánidos y Actínidos

Estos elementos presentan el subnivel f parcialmente ocupado y su configuración electrónica externa es del tipo ns (n-2)f.

Lantánidos (números atómicos desde 58 al 71), se está ocupando el subnivel 4f. Actínidos (números atómicos desde 90 al 103) se está ocupando el subnivel 5f.

Propiedades periódicas principales.

Son aquellas que varían con regularidad a lo largo de los grupos y periodos.

La razón de su regularidad reside en la configuración electrónica y en el número atómico del elemento. La carga nuclear efectiva sobre el electrón más externo facilita el estudio de estas propiedades.La carga nuclear efectiva (Z*) es la carga real que mantiene unido a un electrón al núcleo. Depende de:- Carga nuclear (Z)- Efecto pantalla (apantallamiento) (a) de e- interiores o repulsión electrónica. Ambos efectos son contrapuestos:A mayor Z mayor Z*.A mayor apantallamiento menor Z*. Por lo tanto la carga nuclear efectiva es igual a la carga nuclear menos el efecto de pantalla.

Las propiedades periódicas más importantes son: Radio atómico e iónico. Potencial de ionización. Afinidad electrónica. Electronegatividad. Carácter metálico y no metálico.

*Z Z a

Tamaño AtómicoEl tamaño atómico aumenta en un grupo de arriba hacia abajo por aumento del número cuántico principal, pues existen más niveles de energía. En un período aumenta de derecha a izquierda por disminución de la carga nuclear efectiva. Al avanzar en un período el número de electrones interiores permanece constante (efecto de pantalla) y se añaden electrones a la misma capa, sin embargo la carga nuclear aumenta, en consecuencia, aumenta la atracción del núcleo por los electrones externos por lo tanto el tamaño del átomo es menor.

Aumento del radio a lo largo de un grupo y un período.

Radio iónico

Es el radio que tiene un átomo que ha perdido o ganado electrones, adquiriendo la estructura electrónica del gas noble más cercano.

El catión siempre es más pequeño que el átomo del cual se forma ya que al perder electrones de la capa más externa, los que quedan son atraídos por la carga positiva del núcleo con más fuerza. Un ión negativo se forma cuando el átomo gana electrones. El anión siempre es más grande que el átomo neutro del cual se forma por la disminución de la carga nuclear efectiva (mayor apantallamiento o repulsión electrónica).

Potencial de ionización o Energía de ionización

La energía de ionización (EI) es la energía mínima (kJ/mol) necesaria para quitar un electrón a un mol de átomos neutros al estado gaseoso y transformarlos en iónes positivo.

X (g) + EI → X+ (g) + 1 e-

Se habla de primera EI cuando se extrae el primer electrón, segunda cuando se extrae el segundo electrón, etc.Lógicamente es mayor en los no-metales que en los metales y en los gases nobles es mucho mayor aún.En un grupo aumenta de abajo hacia arriba y en un período de izquierda a derecha por aumento de la carga nuclear efectiva y disminución del radio.

Afinidad electrónica

Es la energía requerida para arrancarle un electrón a un mol de iones negativos al estado gaseoso y transformarlos en un mol de átomos neutros.

X- (g) + AE → X (g) + 1e-

Aumento de la Afinidad electrónica a lo largo de un grupo y un período

En un grupo aumenta de abajo hacia arriba y en un período de izquierda a derecha por aumento de la carga nuclear efectiva y disminución del radio.

Electronegatividad

Mide la tendencia de un átomo a atraer los electrones de un enlace en compuestos ya formados. Es mayor en los no–metales que en los metales. Pauling, estableció una escala de electronegatividades, asignando al flúor, que es el elemento más electronegativo, un valor de 4,0 y el Francio (Fr) el menos un valor de 0,7.

Aumento de la electronegatividad a lo largo de un grupo y un período

Según el carácter metálico podemos considerar a los elementos como:1.- Metales: son los elementos que se encuentran a la izquierda de los semimetales, incluyendo los lantánidos y los actínidos.2.- No-Metales: Se encuentran a la derecha de los semimetales.3.- Semimetales o metaloides: algunos de los elementos que se encuentran inmediatamente por encima y por debajo de la escalera que comienza en el Boro y termina en el Astato.

Carácter Metálico

CARÁCTER METÁLICO.CARÁCTER METÁLICO.

Metales:• Pierden fácilmente electrones para formar cationes• Bajas energías de ionización• Bajas afinidades electrónicas• Bajas electronegatividades• Forman compuestos con los no metales, pero no con los metales

Según el carácter metálico podemos considerar los elementos como:

No Metales:• Ganan fácilmente electrones para formar aniones• Elevadas energías de ionización• Elevadas afinidades electrónicas• Elevadas electronegatividades• Forman compuestos con los metales, y otros con los no metales

Semimetales o metaloides:• Poseen propiedades intermedias entre los metales y los no metales (Si, Ge)

Algunas propiedades físicas de metales y no-metales

METALES NO METALES

1.- La elevada conductividad eléctrica disminuye al aumentar la temperatura

1.- Mala conductividad eléctrica (excepto el carbono en forma de grafito)

2.- Alta conductividad térmica 2.- Buenos aislantes térmicos (excepto el carbono en forma de diamante)

3.- Gris metálico o brillo plateado* 3.- Sin brillo metálico

4.- Casi todos son sólidos** 4.- Sólidos, líquidos y gases

5 Maleables (pueden laminarse para formar placas)

5.- Quebradizos en estado sólido

6.- Dúctiles (pueden formar alambres) 6.- No dúctiles

7.- El estado sólido se caracteriza por enlaces metálicos

7.- Moléculas con enlace covalente.

*Excepto el cobre y oro** Excepto mercurio, cesio y galio se funden fácilmente

Algunas propiedades químicas de metales y no-metales

METALES NO METALES

1.- Las capa externa contiene pocos electrones, por lo general 3 o menos.

1.- La capa externa contiene cuatro o más electrones*

2.- Energías de ionización bajas 2.- Energías de ionización altas

3.- Afinidades electrónicas ligeramente negativas o positivas

3.- Afinidades electrónicas muy negativas

4.- Electronegatividades bajas 4.- Electronegatividades altas

5.- Forman cationes perdiendo electrones 5.- Forman aniones ganando electrones

6.- Forma compuestos iónicos con los no-metales y covalentes con algunos no-metales

6.- Forman compuestos iónicos con metales** y compuestos moleculares

* Excepto el Hidrógeno** Excepto los gases nobles

Presencia de los elementos en la naturaleza

Aún cuando hay un total de 92 elementos que se encuentran de manera natural, sólo ocho de ellos abundan en las rocas que forman la capa externa de la tierra; la corteza. Juntos, estos ocho elementos, representan el 98.5% de la corteza terrestre.

Los ocho elementos más abundantes en la Corteza terrestre son (por masa):

46.6% Oxígeno (O)27.7% Silicio (Si)8.1% Aluminio (Al)5.0% Hierro (Fe)3.6% Calcio (Ca)2.8% Sodio (Na)2.6% Potasio (K)2.1% Magnesio (Mg)

La Ley Periódica