El Sistema PeriódicoEl Sistema Periódico

Unidad 12

I.E.S. Miguel Romero Esteo

Curso 2010/2011

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Objetivos y Criterios de EvaluaciónObjetivos y Criterios de Evaluación

OBJETIVOS

1. Obtener la información que recoge el Sistema Periódico a partir de la posición que ocupa un elemento en él.

2. Definir las propiedades periódicas de los elementos que se estudian en esta unidad.

3. Relacionar el valor de las propiedades periódicas de un conjunto de elementos con la configuración electrónica de sus átomos.

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1. Identifica la posición de un elemento en el sistema periódico a partir de la configuración electrónica de su nivel de valencia, y viceversa.

2. Define las propiedades periódicas y predice su valor en los distintos elementos del sistema periódico.

3. Asigna (u ordena) de forma razonada el valor de una propiedad periódica a un conjunto concreto de elementos químicos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

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Contenidos (1)Contenidos (1)

1.-  Primeras clasificaciones de los elementos químicos.

2.-    Clasificaciones de Meyer y Mendeleiev.

3.- Clasificación actual de los elementos químicos.

4.-   Tabla periódica actual.

4.1.   Nombres de grupos principales.

5.-    Configuración electrónica (repaso)5.1.   

Relación entre la configuración electrónica y su posición en la Tabla.

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Contenidos (2)Contenidos (2)

6.-     Propiedades periódicas principales (sólo definición):

6.1.    Radio atómico e iónico

6.2.    Volumen atómico.

6.3.    Potencial de ionización.

6.4.    Afinidad electrónica.

6.5.    Electronegatividad.

6.6.    Carácter metálico.

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Primeras clasificaciones periódicas.Primeras clasificaciones periódicas.

Cuando se midieron las masas atómicas se observaron que ciertas propiedades variaban periódicamente en relación a su masa.

Triadas de Döbereiner (1829): La masa del elemento intermedio es la media aritmética de la masa de los otros dos.– Cl, Br y I; Li, Na y K; Ca, Sr y Ba; S, Se y Te.

Anillo de Chancourtois (1862). Octavas de Newlands (1864). Clasificación de Meyer (1970). Clasificación de Mendeleiev (1969).

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Anillo de Chancourtois

Octavas de Newlands

8

Tabla periódica de MendeleievTabla periódica de Mendeleiev

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 11 12 13 14 15 16 17

18

11 H1’008

2 He4’003

23 Li6’939

4 Be9’012

5 B10’81

6 C12’01

7 N14’01

8 O16’00

9 F19’00

10 Ne20’18

311 Na23’00

12 Mg24’31

13 Al26’98

14 Si28’09

15 P30’97

16 S32’06

17 Cl35’45

18 Ar39’95

419 K39’10

20 Ca40’08

21 Sc44’96

22 Ti47’90

23 V50’94

24 Cr52’00

25 Mn54’94

26 Fe55’85

27 Co58’93

28 Ni58’71

29 Cu63’54

30 Zn65’37

31 Ga69’72

32 Ge72’59

33 As74’92

34 Se78’96

35 Br79’91

36 Kr83’80

537 Rb85’47

38 Sr87’62

39 Y88’91

40 Zr91’22

41 Nb92’91

42 Mo95’94

43 Tc (99)

44 Ru101’1

45 Rh102’9

46 Pd106’4

47 Ag107’9

48 Cd112’4

49 In114’8

50 Sn118’7

51 Sb121’8

52 Te127’6

53 I126’9

54 Xe131’3

655 Cs132’9

56 Ba137’3

57 La138’9

72 Hf178’5

73 Ta180’9

74 W183’9

75 Re186’2

76 Os190’2

77 Ir192’2

78 Pt195’1

79 Au197’0

80 Hg200’6

81 Tl204’4

82 Pb207’2

83 Bi209’0

84 Po(210)

85 At(210)

86 Rn(222)

787 Fr(223)

88 Ra(226)

89 Ac(227)

104 Rf (261)

105 Db (262)

106 Sg(263)

107 Bh (262)

108 Hs (265)

109 Mt (266)

110 Uun (269)

111 Uuu (271)

58 Ce140’1

59 Pr140’9

60 Nd144’2

61 Pm(147)

62 Sm150’4

63 Eu152’0

64 Gd157’3

65 Tb158’9

66 Dy162’5

67 Ho164’9

68 Er167’3

69 Tm168’9

70 Yb173’0

71 Lu175’0

90 Th238’0

91 Pa(231)

92 U238’0

93 Np(237)

94 Pu(244)

95 Am(243)

96 Cm(247)

97 Bk(247)

98 Cf(251)

99 Es(252)

100 Fm(257)

101 Md(258)

102 No(259)

103 Lr(262)

Número atómico

Masa atómica

Sistema Periódico de los elementos.Sistema Periódico de los elementos.

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Periodos y grupos.Periodos y grupos.

Periodos:Son las filas. Hay 7. Grupos: son las columnas. Hay 18. Los elementos se clasifican en:

– Metales (a la izquierda).– No metales (a la derecha).– Gases nobles (grupo 18).– Tierras raras: son dos series de elementos que

quedan fuera de la Tabla periódica Lantánidos: Conf. electr. teminada en 4 fn. Actínidos: Conf. electr. teminada en 5 fn.

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La tabla periódica actualLa tabla periódica actual

Hay una relación directa entre el último orbital ocupado por un e– de un átomo y su posición en la tabla periódica y, por tanto, en su reactividad química, fórmula estequiométrica de compuestos que forma...

Se clasifica en cuatro bloques:– Bloque “s”: (A la izquierda de la tabla)– Bloque “p”: (A la derecha de la tabla)– Bloque “d”: (En el centro de la tabla) – Bloque “f”: (En la parte inferior de la tabla)

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Tipos de orbitales en la tabla periódicaTipos de orbitales en la tabla periódica

Bloque “s”

Bloque “p”

Bloque “d”

Bloque “f”

p1 p2 p3 p4 p5 p6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

s1 s2

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14

H He

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Bloque Grupo Nombres Config. Electrón.

s12

AlcalinosAlcalino-térreos

n s1

n s2

p

131415161718

TérreosCarbonoideosNitrogenoideosAnfígenosHalógenosGases nobles

n s2 p1

n s2 p2

n s2 p3

n s2 p4

n s2 p5

n s2 p6

d 3-12 Elementos de transición n s2(n–1)d1-10

fEl. de transición Interna (lantánidos y actínidos)

n s2 (n–1)d1(n–2)f1-14

Grupos

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Excepciones en las configuraciones electrónicas en estados fundamentalesExcepciones en las configuraciones electrónicas en estados fundamentales

Entre los metales de transición, cuya configuración

electrónica se detalla a continuación, los estados con

subniveles completos o completos a la mitad tienen una

especial estabilidad, lo que justifica algunas excepciones

en el llenado de orbitales:

Cr [Ar] 3d4 4s2 → Cr [Ar] 3d5 4s1 Cu [Ar] 3d9 4s2 → Cu [Ar] 3d10 4s1

Mo [Kr] 4d4 5s2 → Mo [Kr] 4d5 5s1 Pd [Kr] 4d9 5s1 → Pd [Kr] 4d10

Ag [Kr] 4d9 5s2 → Ag [Kr] 4d10 5s1 Au [Xe] 4f14 5d9 6s2 → Au [Xe] 4f14 5d10 6s1

Pt [Xe] 4f14 5d86s2 → Au [Xe] 4f14 5d9 6s1

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Ejemplo: Escribir la configuración electrónica del oro.Ejemplo: Escribir la configuración electrónica del oro.

Miramos en la tabla periódica el nº atómico (Z) del oro (Au) y vemos que es 79.

El nº de electrones si el átomo es neutro será el mismo.

Vamos rellenando los orbitales teniendo en cuenta el esquema anterior:

1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p6 d9 6 s2

REPASOREPASO

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Relación entre el tipo de orbital del último electrón y la posición en la Tabla periódica.Relación entre el tipo de orbital del último

electrón y la posición en la Tabla periódica.

Au

17

Ejemplo: Determinar la posición que ocupará un átomo

cuya configuración electrónica termine en 5d4 6s2 Ejemplo: Determinar la posición que ocupará un átomo

cuya configuración electrónica termine en 5d4 6s2

W

18

Grupo 1: Metales alcalinos.Grupo 1: Metales alcalinos.

SímboloElemento

Li Litio Na Sodio K Potasio Rb Rubidio Cs Cesio Fr Francio

Conf. Elect. última capa

2 s1

3 s1

4 s1

5 s1

6 s1

7 s1

19

Grupo 2: Metales alcalinos–térreos.Grupo 2: Metales alcalinos–térreos.

Símbolo Elemento Be Berilio Mg Magnesio Ca Calcio Sr Estroncio Ba Bario Ra Radio

Conf. Elect. última capa

2 s2

3 s2

4 s2

5 s2

6 s2

7 s2

20

Grupos 3–12: Metales de transición.Grupos 3–12: Metales de transición.

Símbolo Elemento Sc Escandio Ti Titanio V Vanadio Cr Cromo Mn Manganeso Fe Hierro Co Cobalto Ni Niquel Cu Cobre Zn Cinc

Conf. Elect. última capa

3 d1 4 s2

3 d2 4 s2

3 d3 4 s2

3 d4 4 s2

3 d5 4 s2

3 d6 4 s2

3 d7 4 s2

3 d8 4 s2

3 d10 4 s1

3 d10 4 s2

21

Grupo 13: Metales térreos.Grupo 13: Metales térreos.

SímboloElemento

B Boro Al

Aluminio Ga Galio In Indio Tl Talio

Conf. Elect. última capa

2 s2 p1

3 s2 p1

4 s2 p1

5 s2 p1

6 s2 p1

22

Grupo 14: Carbonoideos.Grupo 14: Carbonoideos.

SímboloElemento

C Carbono Si Silicio Ge

Germanio Sn Estaño Pb Plomo

Conf. Elect. última capa

2 s2 p2

3 s2 p2

4 s2 p2

5 s2 p2

6 s2 p2

23

Grupo 15: Nitrogenoideos.Grupo 15: Nitrogenoideos.

Símbolo Elemento N Nitrógeno P Fósforo As Arsénico Sb

Antimonio Bi Bismuto

Conf. Elect. última capa

2 s2 p3

3 s2 p3

4 s2 p3

5 s2 p3

6 s2 p3

24

Grupo 16: Anfígenos.Grupo 16: Anfígenos.

SímboloElemento

O Oxígeno S Azufre Se Selenio Te Teluro Po Polonio

Conf. Elect. última capa

2 s2 p4

3 s2 p4

4 s2 p4

5 s2 p4

6 s2 p4

25

Grupo 17: Halógenos.Grupo 17: Halógenos.

SímboloElemento

F Flúor Cl Cloro Br Bromo I Iodo At Astato

Conf. Elect. última capa

2 s2 p5

3 s2 p5

4 s2 p5

5 s2 p5

6 s2 p5

26

Grupo 18: Gases nobles.Grupo 18: Gases nobles.

SímboloElemento

He Helio Ne Neón Ar Argón Kr Kriptón Xe Xenón Rn Radón

Conf. Elect. última capa

1 s2

2 s2 p6

3 s2 p6

4 s2 p6

5 s2 p6

6 s2 p6

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Propiedades periódicasPropiedades periódicas

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

Radio– Atómico.– Iónico.

Volumen atómico (Mat/) Energía de ionización. Afinidad electrónica. Electronegatividad. Carácter metálico.

28

RadioRadio

Atómico.– El átomo no tiene límites definidos.

– Se toma como la mitad de la distancia entre dos núcleos iguales.

– El valor es aproximado ya que la distancia depende del tipo de enlace.

Iónico.– Los cationes tienen un radio menor que el atómico.

– Los aniones tienen un radio mayor que el atómico.

29Variación del radio atómico en un periodo

Variación del radio atómico en un periodo

En un mismo periodo disminuye al aumentar la carga nuclear efectiva (hacia la derecha).

Es debido a que los electrones de la última capa estarán más fuertemente atraídos.

Periodo 2

© Ed. Santillana. Química 2º Bachillerato.

30

Variación del radio atómico en un grupo.Variación del radio atómico en un grupo.

En un grupo, el radio aumenta al aumentar el periodo, pues existen más capas de electrones.

© Ed. Santillana. Química 2º Bachillerato.

Grupo 1

31

Aumento en el radio atómicoAumento en el radio atómico

32Comparación de radios atómicos e iónicosComparación de radios atómicos e iónicos

Iones isolectrónicos

© Ed. ECIR. Química 2º Bach.

33Ejemplo: a) De las siguientes secuencias de iones, razone cual se corresponde con la ordenación en función de los radios iónicos: (I) Be2+ < Li+ < F- < N3-, (II) Li+ <Be2+ < N3- < F-; b) Ordene de mayor a menor los radios de los elementos de que proceden.

Ejemplo: a) De las siguientes secuencias de iones, razone cual se corresponde con la ordenación en función de los radios iónicos: (I) Be2+ < Li+ < F- < N3-, (II) Li+ <Be2+ < N3- < F-; b) Ordene de mayor a menor los radios de los elementos de que proceden.

a) A igualdad de electrones (átomos isoelectrónicos), muestran mayor radio iónico, los aniones y dentro de éstos los de mayor carga negativa y en cuanto a los cationes a la inversa, muestran mayor radio iónico a menor carga positiva.

b) Li > Be > N > F. En el mismo periodo, el radio atómico disminuye hacia la derecha.

34

Energía de ionización (EI).Energía de ionización (EI).

Es la energía necesaria para extraer un electrón del átomo neutro en estado gaseoso.

Se habla de 1ª EI cuando se extrae el primer electrón, 2ª EI cuando se extrae el segundo electrón...

Lógicamente es mayor en los no–metales que en los metales.

En los gases nobles es mucho mayor aún.

35

Esquema de variación de la Energía de ionización (EI).Esquema de variación de la Energía de ionización (EI).

Aumento en la Energía de ionización

http://www.adi.uam.es/docencia/elementos/spv21/conmarcos/graficos/ionizacion.jpg

36

Afinidad electrónica (AE).Afinidad electrónica (AE).

Es la energía intercambiada cuando un átomo acepta un electrón.

Normalmente esta energía es negativa (se desprende) aunque es positiva en los gases nobles y metales alcalino–térreos.

Aumento en la Afinidad electrónica

37

Electronegatividad ().Electronegatividad (). Mide la tendencia de los átomos a atraer los

electrones hacia sí. Lógicamente es mayor en los no–metales que en

los metales. El flúor (F) es el elemento más electronegativo con

un valor de 4,0 y el Francio (Fr) el menos con 0,7. El oxígeno (O) es el segundo elemento más electronegativo (3,5); después se sitúan el nitrógeno (N) y el cloro (Cl) con 3,0 y el resto de no–metales.

38

Aumento de en la tabla periódicaAumento de en la tabla periódica

39

Carácter metálico.Carácter metálico.

Es una magnitud inversa a la electronegatividad.

Lógicamente, los elementos más electronegativos son los que menos carácter metálico tienen.

Los elementos con mayor carácter metálico, son, pues, los menos electronegativos.

40

Ejemplo: Dados los elementos A y B de números atómicos 19 y 35 respectivamente:

a) Establezca la configuración electrónica de cada uno de ellos. b)Indique su situación en el sist. periódico. c)Compare tres propiedades periódicas de ambos elementos. (Solución):

Ejemplo: Dados los elementos A y B de números atómicos 19 y 35 respectivamente:

a) Establezca la configuración electrónica de cada uno de ellos. b)Indique su situación en el sist. periódico. c)Compare tres propiedades periódicas de ambos elementos. (Solución):

a) A (Z=19): 1s2 2s2p6 3s2p6 4s1

B (Z= 35):1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p5

b) A (4s1) Grupo 1 (alcalinos) Periodo 4 B (4s2p5) Grupo 17 (halógenos) Periodo 4

41

c) Al estar en el mismo periodo sólo hay que ver la variación de izquierda a derecha:

– radio atómico : A > B (el radio disminuye hacia la derecha)

– EI: A < B (la EI aumenta hacia la derecha)

: A < B (la aumenta hacia la derecha)

Ejemplo (solución):