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Química 2017
Grupos de la tabla periódica. Página 1
Grupos IVA-VA-VIA-VIIA
De la tabla periódica.
Valentina Bedoya Rodríguez.
11-1
Exalumnas de la presentación.
2017
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GRUPOS DE LA TABLA PERIÓDICA.
Un grupo es una columna de la tabla periódica, esta contiene 18 grupos pero en
esta ocasión nos vamos a centrar en los grupos IVA-VA-VIA-VIIA.
Es normal que muchos de estos grupos correspondan a conocidas familias de
elementos químicos, ya que la tabla periódica se ideó para ordenar estas familias
de una forma coherente y fácil de ver. Esto se debe a que los elementos que están
en el grupo tienen una configuración electrónica similar.
Actualmente la forma en la que se suelen numerar los 18 grupos es empleando el
sistema recomendado por la IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry) en 1985, que consiste en utilizar números arábigos. De esta forma la
primera columna es el grupo 1, la segunda el grupo 2, y así hasta la decimoctava
que corresponde al grupo 18.
Anteriormente a la forma de la IUPAC existían dos maneras de nombrar los
grupos empleando números romanos y letras, un sistema europeo y otro
estadounidense, ambos cada vez más en desuso.
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CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS.
Metales: Son elementos químicos que generalmente contienen entre uno y tres electrones en la última órbita, que pueden ceder con facilidad, lo que los convierte en conductores del calor y la electricidad. Los metales, en líneas generales, son maleables y dúctiles, con un brillo característico, cuya mayor o menor intensidad depende del movimiento de los electrones que los componen. Metaloides: Son elementos que generalmente tienen cuatro electrones en su última órbita, por lo que poseen propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Esos elementos conducen la electricidad solamente en un sentido, no permitiendo hacerlo en sentido contrario como ocurre en los metales. No metales: Poseen, generalmente, entre cinco y siete electrones en su última órbita. Debido a esa propiedad, en lugar de ceder electrones su tendencia es ganarlos para poder completar ocho en su última órbita. Los no metales son malos conductores del calor y la electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y, en estado sólido, son frágiles. Gases nobles: Son elementos químicos que no reaccionan frente a otros elementos, ya que en su última órbita contienen el máximo de electrones posibles para ese nivel de energía, es decir, 8 electrones.
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GRUPO IV DE LA TABLA PERIÓDICA.
Los elementos de este grupo forman una gran parte de la corteza terrestre, estos solo podemos encontrarlos de forma natural en forma de óxidos y también en forma de sulfuros. Los elementos de este grupo presenta diferentes estados de oxidación que son +2
y +4, los compuestos orgánicos presentan variedad en su oxidación. Mientras que
los óxidos de carbono y silicio son ácidos, los del estaño y plomo son anfóteros, el
plomo es un elemento tóxico.
Carbono: el carbono es un elemento único para la química, es tan abundante que forma un número de compuestos mayor a la suma de todos los otros elementos combinados. El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito. Otras formas con poca cristalinidad son carbón vegetal, coque y negro de humo. El carbono químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire. Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento. A temperaturas elevadas se combina con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono.
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Silicio: El silicio forma parte de los elementos denominados metaloides. Este tipo de elementos tienen propiedades intermedias entre metales y no metales. En cuanto a su conductividad eléctrica, este tipo de materiales al que pertenece el silicio, son semiconductores. En su estado natural es un elemento solido no magnético, su número atómico es el 14. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es muy importante más que todo para las industrias.
Germanio: Elemento químico, metálico, gris plata, quebradizo, símbolo Ge, número atómico 32. El germanio se halla como sulfuro o está asociado a los sulfuros minerales de otros elementos, en particular con los del cobre, zinc, plomo, estaño y antimonio. El germanio tiene una apariencia metálica, pero exhibe las propiedades físicas y químicas de un metal sólo en condiciones especiales, dado que está localizado en la tabla periódica en donde ocurre la transición de metales a no metales. A temperatura ambiente hay poca indicación de flujo plástico y, en consecuencia, se comporta como un material quebradizo.
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Estaño: Se funde a baja temperatura; tiene gran fluidez cuando se funde y posee un punto de ebullición alto. Es suave, flexible y resistente a la corrosión en muchos medios. No se conocen depósitos de alta calidad de este mineral. La mayor parte del mineral de estaño del mundo se obtiene de depósitos aluviales de baja calidad. Existen dos formas alotrópicas del estaño: estaño blanco y estaño gris. Es estaño reacciona tanto con ácidos fuertes como con bases fuertes, pero es relativamente resistente a soluciones casi neutras.
Plomo: es un metal gris-azulado muy conocido, que existe naturalmente en pequeñas cantidades en la corteza terrestre. Se encuentra ampliamente distribuido en el ambiente. La mayor parte proviene de actividades como la minería, manufactura industrial y de quemar combustibles fósiles. El plomo tiene muchos usos diferentes. Se usa en la fabricación de baterías, municiones, productos de metal (soldaduras y cañerías) y en láminas de protección contra los rayos X.
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GRUPO VA DE LA TABLA PERIÓDICA.
Sus elementos poseen 5 electrones de valencia, por lo tanto tienden a formar
enlaces covalentes, y en ocasiones algunos forman enlaces iónicos (Sb y Bi). A
medida que se desciende. En este grupo el nitrógeno (N) y el fósforo (P) son no
metales, el arsénico (As) y antimonio (Sb) son metaloides, y el bismuto (Bi) es un
metal. El nitrógeno existe como gas diatómico (N2), forma numerosos óxidos,
tiene tendencia a aceptar tres electrones y formar el ion nitruro.
Nitrógeno: Elemento químico, símbolo N, número atómico 7, peso atómico
14.0067; es un gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal
constituyente de la atmósfera (78% por volumen de aire seco). El nitrógeno
elemental tiene una reactividad baja hacia la mayor parte de las sustancias
comunes, a temperaturas ordinarias. A altas temperaturas, reacciona con cromo,
silicio, titanio, aluminio, boro, berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio para
formar nitruros; con O2, para formar NO, y en presencia de un catalizador,
con hidrógeno a temperaturas y presión bastante altas, para formar amoniaco. El
nitrógeno, carbono e hidrógeno se combinan arriba de los 1800ºC (3270ºF) para
formar cianuro de hidrógeno.
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Fósforo: Símbolo P, número atómico 15. El fósforo forma la base de gran número
de compuestos, de los cuales los más importantes son los fosfatos. Los fosfatos
tienen un papel importante ya que en todas las formas de vida, ayuda al proceso
de transferencia de energía. Las investigaciones químicas indican que pueden
existir tantos compuestos que tienen como base el fósforo como los del carbono.
Fósforo blanco: es venenoso e insoluble en agua, es la más reactiva de todas las
formas alotrópicas.
Fósforo negro: es cinéticamente inerte y no arde al aire incluso a 400°C.
Fósforo rojo: no es venenoso, es insoluble a todos los disolventes.
Arsénico: Elemento químico de número atómico 33; es un elemento semimetálico
sólido, de color gris metálico, que forma compuestos venenosos; se usa
principalmente en la fabricación de vidrio para eliminar el color verde causado por
las impurezas y en la fabricación de gases venenosos. Es un elemento esencial en
la atmosfera y la falta de este podría traer diferentes complicaciones. Es
sumamente tóxico.
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Antimonio: es un elemento semimetálico de color blanco azulado, brillante y
frágil, que principalmente se obtiene como subproducto al refinar minerales de
cobre y plomo; se usa para hacer tipos de imprenta y en aleaciones. No es un
elemento abundante en la naturaleza y por esta razón rara vez se encuentra de
forma natural. El antimonio se presenta en dos formas: amarilla y gris. La forma
amarilla es meta estable, y se compone de moléculas Sb4, se le encuentra en el
vapor de antimonio y es la unidad estructural del antimonio amarillo; la forma gris
es metálica, la cual cristaliza en capas formando una estructura romboédrica.
Bismuto: Es un metal típico desde el punto de vista químico. En compuestos,
tiene valencias de +3 o +5, siendo más estables los compuestos de bismuto
trivalente. Existen varios nitratos, especialmente el nitrato de bismuto, Bi (NO3)3, o
trinitrato de bismuto, y su pentahidrato, Bi (NO3)3•5H 2O, que se descompone en
nitrato de bismuto. Éste también se conoce como oxinitrato de bismuto, nitrato de
bismutilo. Se emplea en medicina y en cosmética. Es un metal sólido de color
blanco agrisado con tinte rojizo, poco maleable, duro, quebradizo, y mal conductor,
que es bastante escaso en la naturaleza; se usa principalmente en la industria
farmacéutica.
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GRUPO VIA DE LA TABLA PERIÓDICA.
El Grupo VIA recibe también el nombre de Grupo del Oxígeno por ser este el
primer elemento del grupo. Tienen seis electrones en el último nivel con la
configuración electrónica externa ns2 np4. Los tres primeros elementos, el
oxígeno, azufre y selenio son no metales y los dos últimos el telurio y polonio son
metaloides. Por encontrarse en el extremo derecho de la Tabla Periódica es
fundamentalmente no-metálico; aunque, el carácter metálico aumenta al
descender en el grupo.
Oxígeno: como en todos los grupos, el primer elemento, en este caso el oxígeno,
presenta un comportamiento anómalo, ya que al no tener orbitales en la capa de
valencia, sólo puede formar dos enlaces covalentes simples o uno doble, mientras
que los restantes elementos pueden formar 2, 4 y 6 enlaces covalentes. Una de
las propiedades de los elementos no metales como el oxígeno es por ejemplo que
los elementos no metales son malos conductores del calor y la electricidad. El
oxígeno, al igual que los demás elementos no metales, no tiene lustre. Debido a
su fragilidad, los no metales como el oxígeno, no se pueden aplanar para formar
láminas ni estirados para convertirse en hilos.
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Azufre: Es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no
metal abundante con un olor característico. El azufre se encuentra en forma nativa
en regiones volcánicas y en sus formas reducidas formando sulfuros y sulfo-sales
o bien en sus formas oxidadas como sulfatos. Es un elemento químico esencial
para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y, por
consiguiente, también para las proteínas. Este no metal tiene un color amarillento,
amarronado o anaranjado, es blando, frágil, ligero, desprende un olor
característico a huevo podrido al combinarse con hidrógeno y arde con llama de
color azul, desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve
en disulfuro de carbono. Es multivalente, y son comunes los estados de oxidación
-2, +2, +4 y +6.
Selenio: el selenio se puede encontrar en varias formas alotrópicas. El selenio
amorfo existe en tres formas, la vítrea, negra, obtenida al enfriar rápidamente el
selenio líquido, funde a 180 °C y tiene una densidad de 4,28 g/cm3; la roja,
coloidal, se obtiene en reacciones de reducción; el selenio gris cristalino de
estructura hexagonal, la forma más común, funde a 220,5 °C y tiene una densidad
de 4,81 g/cm3; y la forma roja, de estructura monoclínica, funde a 221 °C y tiene
una densidad de 4,39 g/cm3.
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Teluro: El telurio es un elemento relativamente estable, insoluble en agua y ácido
clorhídrico, pero soluble en ácido nítrico y en agua regia. Reacciona con un
exceso de cloro para formar dicloruro de teluro, TeCl2 y tetracloruro de teluro,
TeCl4. Se oxida con ácido nítrico y produce dióxido de teluro, TeO2, y con ácido
crómico para dar ácido telúrico, H2TeO4. En combinación con el hidrógeno y
ciertos metales, forma telururos, como el telururo de hidrógeno, H2Te, y el telururo
de sodio, Na2Te. El teluro tiene un punto de fusión de 452° C, un punto de
ebullición de 990° C, y una densidad relativa de 6,25. Su masa atómica es 127,60.
Polonio: El polonio forma parte de los elementos denominados metaloides o semimetales. Este tipo de elementos tienen propiedades intermedias entre metales y no metales. En cuanto a su conductividad eléctrica, este tipo de materiales al que pertenece el polonio, son semiconductores. El estado del polonio en su forma natural es sólido (no magnético). El polonio es un elemento químico de aspecto plateado y pertenece al grupo de los metaloides. El número atómico del polonio es 84. El símbolo químico del polonio es Po. El punto de fusión del polonio es de 527 grados Kelvin o de 254,85 grados Celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del polonio es de 1235 grados Kelvin o de 962,85 grados Celsius o grados centígrados.
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GRUPO VIIA DE LA TABLA PERIODICA.
Propiedades generales:
Los elementos del grupo VIIA también llamados halógenos por ser todos formadores de sales. Tienen siete electrones en el último nivel y son todos no metales. Tienen las energías de ionización más elevadas y en consecuencia son los elementos más electronegativos. Reaccionan fácilmente con los metales formando sales, rara vez están libres en la naturaleza, todos son gaseosos a temperatura ambiente menos el bromo que es líquido en condiciones ambientales normales. Su característica química más fundamental es su capacidad oxidante porque arrebatan electrones de carga y moléculas negativas a otros elementos para formar aniones.
Flúor: el flúor elemental es un gas de color amarillo pálido a temperaturas normales. El olor del elemento es algo que está todavía en duda. La reactividad del elemento es tan grande que reacciona con facilidad, a temperatura ambiente, con muchas otras sustancias elementales, entre ellas el azufre, el yodo, el fósforo, el bromo y la mayor parte de los metales. Dado que los productos de reacción con los no metales son líquidos o gases, las reacciones continúan hasta consumirlo por completo, con frecuencia con producción considerable de calor y luz. El flúor reacciona con violencia considerable con la mayor parte de los compuestos que contienen hidrógeno, como el agua, el amoniaco y todas las sustancias orgánicas, sean líquidos, sólidos o gases.
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Cloro: el estado del cloro en su forma natural es gaseoso (no magnético). El cloro es un elemento químico de aspecto amarillo verdoso y pertenece al grupo de los halógenos. El número atómico del cloro es 17. El símbolo químico del cloro es Cl. El punto de fusión del cloro es de 171,6 grados Kelvin o de -100,55 grados Celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del cloro es de 239,11 grados Kelvin o de -33,04 grados Celsius o grados centígrados. Algunas moléculas que contienen cloro han sido responsables de agotamiento del ozono.
Bromo: El estado del bromo en su forma natural es líquido, muy móvil y volátil. El bromo es un elemento químico de aspecto gas o líquido: marrón rojizo Sólido: metálico lustroso y pertenece al grupo de los halógenos. El número atómico del bromo es 35. El símbolo químico del bromo es Br. El punto de fusión del bromo es de 265,8 grados Kelvin o de -6,35 grados Celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del bromo es de 332 grados Kelvin o de 59,85 grados Celsius o grados centígrados. El mayor uso de bromo es la creación de retardantes de llama. Cuando esta sustancia se quema el bromo aísla el fuego del oxígeno causando que este se apague. Los compuestos de bromuro, en particular el bromuro de potasio, se utilizan en los círculos médicos como anticonvulsivos.
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Yodo: elemento químico de número atómico 53. Es un no metal halógeno sólido, de color negro azulado, reactivo, que al calentarse desprende vapores violetas de olor fuerte; se encuentra en compuestos en el agua de mar, en el suelo, en las rocas y en las algas y otros organismos marinos, además de ser un oligoelemento de una hormona de la glándula tiroides que afecta al crecimiento y a otras funciones metabólicas. La química del yodo, como la de los otros halógenos, se ve dominada por la facilidad con la que el átomo adquiere un electrón para formar el ion yoduro, I-, o un solo enlace covalente –I, y por la formación, con elementos más electronegativos, de compuestos en que el estado de oxidación formal del yodo es +1, +3, +5 o +7. El yodo es más electropositivo que los otros halógenos y sus propiedades se modulan por: la debilidad relativa de los enlaces covalentes entre el yodo y elementos más electropositivos; los tamaños grandes del átomo de yodo y del ion yoduro, lo cual reduce las entalpías de la red cristalina y de disolución de los yoduros, en tanto que incrementa la importancia de las fuerzas de van der Waals en los compuestos del yodo, y la relativa facilidad con que se oxida éste.
El yodo parece ser un elemento que, en cantidades muy pequeñas, es esencial para la vida animal y vegetal. El yoduro y el yodato que se encuentran en las aguas marinas entran en el ciclo metabólico de la mayor parte de la flora y la fauna marina, mientras que en los mamíferos superiores el yodo se concentra en la glándula tiroides, allí se convierte en aminoácidos yodados. Éstos se encuentran almacenados en la tiroides como tiroglobulina y, aparentemente, la tiroxina es secretada por la glándula.
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Ástato: el ástato es un elemento muy inestable, que existe sólo en formas radiactivas de vida corta. Se han preparado unos 25 isótopos mediante reacciones nucleares de transmutación artificial. El isótopo con mayor tiempo de vida es el 210 At, el cual decae en un tiempo de vida media de sólo 8.3 h y se utiliza en marcaje isotópico. Es improbable que una forma más estable, o de vida más larga, pueda encontrarse en la naturaleza o prepararse en forma artificial.
El ástato se encuentra en la naturaleza como parte integrante de los minerales de uranio, pero sólo en cantidades traza de isótopos de vida corta, continuamente abastecidos por el lento decaimiento del uranio. La cantidad total de ástato en la corteza terrestre es menor que 28 g (1 onza). En solución acuosa, el ástato tiene propiedades similares al yodo excepto por las diferencias atribuibles al hecho de que las soluciones de ástato son, por necesidad, muy diluidas. Al igual que el halógeno yodo, se extrae con benceno cuando se halla como elemento libre en solución.
