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Tendencias periodicas, tabla peri ódica y otros datos importantes
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Tendencias periodicas, tabla peri ódica y otros datos importantes

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  • 1. Tabla Periódica, Trasfondo Histórico, Principios, Reglas y Tendencias Periódicas “El Supremo se ocupa de todo, mas aún, nos manda a tener amor al prójimo. Cuando nos preocupamos por los demás, damos un aliento de vida, donde Dios se ocupa de organizar el principio y el final de toda condición humana.” Adnani Por: Prof. María V. González Degró Química General 2013-2014
  • 2. Repasito... Periodos y Grupos en la Tabla Periódica
  • 3. Recuerda.... Orbitales de los átomos de los elementos
  • 4. Además ... Divisiones Principales
  • 5. Alternativas de tablas periódicas Las alternativas de tablas periódicas son representaciones de los elementos químicos significativamente diferentes respecto al sistema periódico tradicional. Se han desarrollado varias de ellas, a menudo por razones puramente didácticas, ya que no todas las correlaciones entre los elementos químicos son efectivamente representadas en la tabla periódica estándar. Tabla periódica en espiral. Tehodor Benfey, 1960. Tabla centrada en silicio. James Franklin Hyde, 1975.
  • 6. Grupos o Familias de la Tabla Periódica Grupo 1 (I A): los metales alcalinos Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos. Grupo 3 (III B): familia del Escandio Grupo 4 (IV B): familia del Titanio Grupo 5 (V B): familia del Vanadio Grupo 6 (VI B): familia del Cromo Grupo 7 (VII B): familia del Manganeso Grupo 8 (VIII B): familia del Hierro Grupo 9 (VIII B): familia del Cobalto Grupo 10 (VIII B): familia del Níquel Grupo 11 (I B): familia del Cobre Grupo 12 (II B): familia del Zinc Grupo 13 (III A): los térreos Grupo 14 (IV A): los carbonoideos Grupo 15 (V A): los nitrogenoideos Grupo 16 (VI A): los calcógenos o anfígenos Grupo 17 (VII A): los halógenos Grupo 18 (VIII A): los gases nobles
  • 7. Clasificaciones Principales
  • 8. Alcalinos Los metales alcalinos son aquellos que están situados en el grupo 1(excepto el hidrógeno que es un gas). Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización) El litio se utiliza para la síntesis de aluminios, para esmaltar cerámica, para producir vidrios y como componente de lubricantes y pilas. En bioquímica es un componente del tejido nervioso y su carencia produce trastornos psiquiátricos, como la depresión bipolar. ● ● El sodio se utiliza en la industria textil, pues sus sales son blanqueantes. Es componente de algunas gasolinas, jabones (como la soda cáustica), lámparas de vapor de sodio (que producen una luz amarilla intensa) y puede emplearse como refrigerante en reactores nucleares. A pesar de ser tóxico al ingerirlo, es un componente fundamental de las células. La bomba de sodio-potasio es responsable hasta cierto punto de la ósmosis El potasio se utiliza para producir jabones, vidrios y fertilizantes. Es vital para la transmisión del impulso nervioso ● El rubidio se utiliza para eliminar gases en sistemas de vacío. ● El cesio es el principal componente de células fotoeléctricas. ● El francio: No hay aplicaciones comerciales para el francio debido a su escasez y a su inestabilidad con una gran efectividad anticorrosión.
  • 9. Alcalinos
  • 10. Alcalintérreos Los metales alcalinotérreos son un grupo de elementos que se encuentran situados en el grupo 2 de la tabla periódica. ● ● El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Características: son más duros que los metales alcalinos, tienen brillo y son buenos conductores eléctricos; menos reactivos que los alcalinos, buenos agentes reductores y forman compuestos iónicos. Tienen baja energía de ionización. A excepción del berilio, forman compuestos claramente iónicos. ● ● Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. La solubilidad de sus compuestos es bastante menor que la de los alcalinos.
  • 11. Alcalinoterreos
  • 12. Terreos El grupo del boro, elementos térreos o boroideos es una serie de elementos que están situados en el grupo 13 de la tabla periódica. Su nombre proviene de Tierra. Propiedades ● El boro se diferencia del resto de los elementos del grupo porque es un metaloide, mientras que los demás van aumentando su carácter metálico conforme se desciende en el grupo. ● Tienen puntos de fusión muy bajos, a excepción del boro y son blandos. Reacciones ● ● No reaccionan con agua, excepto el aluminio, que reacciona en su superficie formando una película que impide que continúe la reacción. 2Al(s) + 3 H2O —> Al2O3(s) + 3H2(g).
  • 13. Carbonoides El grupo IV de la tabla periódica de los elementos (antiguo grupo IV A), también conocido como grupo del carbono o de los carbonoideos son muy conocidos y difundidos, especialmente el carbono, elemento fundamental de la química orgánica. A su vez, el silicio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre (28%), y de gran importancia en la sociedad a partir del siglo XX, ya que es el elemento principal de los circuitos integrados. Al bajar en el grupo, estos elementos van teniendo características cada vez más metálicas: el carbono es un no metal, el silicio y el germanio son semimetales, y el estaño y el plomo son metales. Los elementos del grupo 14 son sólidos a temperatura ambiente y todos se encuentran en la naturaleza a excepción del Ununquadio que fue sintetizado en Rusia en 1999. Estaño y plomo son metales conocidos desde la antigüedad muy empleados en aleaciones.
  • 14. Nitrogenoides Los elementos del grupo 15 o grupo del nitrógeno son llamados también nitrogenoides. El nitrógeno que da nombre al grupo es, en su forma molecular (N2), el componente mayoritario del aire. Son elementos muy reactivos a alta temperatura. El nitrógeno es un gas que forma el 78% del aire. Comercialmente, del nitrógeno gaseoso (N2) se produce amoniaco, que es un componente común de fertilizantes y limpiadores caseros. El fósforo se conoce en tres estados alotrópicos: el fósforo blanco que es muy venenoso y ocasiona graves quemaduras; el fósforo rojo y el negro. Estos últimos que son mas estables, se usan para hacer fósforos de seguridad. Las sales de nitrógeno y fósforo son indispensables para la fertilidad de la tierra. Industrialmente sirven para hacer fertilizantes.
  • 15. Nitrogenoides
  • 16. Anfígenos o Calcógenos ● ● ● Conjunto de elementos que pertenecen al antiguo grupo VIA por CAS y como VIB según la anterior denominación IUPAC de la tabla periódica. El término anfígeno significa formador de ácidos y bases. Aunque todos ellos tienen seis electrones de valencia, sus propiedades varían de no metálicas a metálicas, en cierto grado conforme aumenta su número atómico. El Oxígeno y el Azufre se utilizan ampliamente en la industria y el Teluro y el Selenio en la fabricación de semiconductores.
  • 17. HALOGENO ● ● ● Los halógenos (del griego, formador de sales) son los elementos químicos que forman el grupo 17 (VII A, utilizado anteriormente) de la tabla periódica: flúor, cloro, bromo, yodo y astato. En estado natural se encuentran como moléculas diatómicas químicamente activas [X2]. son elementos volátiles, cuyo color se intensifica al aumentar el número atómico.
  • 18. Gases nobles o inertes ● ● Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y el radiactivo radón (Rn). Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la estructura atómica: a su capa electrónica de electrones valentes se la considera completa, dándoles poca tendencia a participar en reacciones químicas, por lo que sólo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenón reacciona de manera espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de éste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en menos de 10 °C; consecuentemente, sólo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas.
  • 19. Gases nobles o inertes ● ● Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y el radiactivo radón (Rn). Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la estructura atómica: a su capa electrónica de electrones valentes se la considera completa, dándoles poca tendencia a participar en reacciones químicas, por lo que sólo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenón reacciona de manera espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de éste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en menos de 10 °C; consecuentemente, sólo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas.
  • 20. Alótropos de Carbono a. diamante b. grafito c.lonsdaleita d.fullereno C60 e.fullereno C540 f.fullereno C70 g. carbono amorfo h. nanotubos de carbono
  • 21. Alótropos de Fósforo blanco rojo negro
  • 22. Metales de Transición ● Los metales de transición son un conjunto de elementos situados en la parte central del sistema periódico, en el bloque d, cuya principal característica es la inclusión en su configuración electrónica del orbital d parcialmente lleno de electrones. Esta definición se puede ampliar considerando como elementos de transición a aquellos que poseen electrones alojados en el orbital d, esto incluiría a zinc, cadmio, y mercurio.
  • 23. Algunos Metales de Transición
  • 24. Lantanidos ● ● ● La serie de lantánidos es el grupo de elementos químicos que siguen al lantano en el grupo IIIB de la tabla periódica. Su distinción atómica es que ocupan en subnivel electrónico 4f. En un principio, sólo estos elementos con números atómicos 58 a 71 son lantánidos. En un tiempo, el único uso comercial de las tierras raras era como mezcla de metal, uno de ellos consistía principalmente de cerio, lantano, y neodimio. El término “Contracción Lantánida” se empleó al hablar de los elementos de la tercera serie de transición, ya que estos movimientos tiene ciertos efectos importantes sobre sus propiedades. Consta de una significativa y uniforme disminución en el tamaño de los átomos e iones con el aumento del número atómico.
  • 25. Actinidos ● Los elementos actínidos constituyen un grupo de quince elementos consecutivos en la tabla periódica, estos elementos se encuentran encabezados por el elemento actinio, de símbolo Ac, y numero atómico 89, hasta el laurencio de símbolo Lw, y numero atómico 103. Como grupo son significativamente importantes debido a la radioactividad. A pesar que muchos elementos se los pueden encontrar en la naturaleza, la mayoría de los de este grupo, han sido obtenidos artificialmente por el hombre. Entre los elementos mas importantes nombramos al uranio y el plutonio que han sido utilizados en la bomba atómica y que actualmente son usados cada vez con mayor frecuencia con el fin de obtener energía eléctrica.
  • 26. Actinidos
  • 27. Elementos esenciales para la vida
  • 28. Radio atómico El radio atómico está definido como la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos adyacentes. Diferentes propiedades físicas, densidad, punto de fusión, punto de ebullición, están relacionadas con el tamaño de los átomos. Identifica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo de un átomo. Por medio del radio atómico, es posible determinar el tamaño del átomo.
  • 29. Radio iónico El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo, sino al ion. Éste aumenta en la tabla de derecha a izquierda por los periodos y de arriba hacia abajo por los grupos. En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones disminuye la fuerza eléctrica de repulsión mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de los mismos entre sí y al núcleo positivo del átomo del que resulta un radio iónico menor que el atómico. En el caso de los aniones, el fenómeno es el contrario, el exceso de carga eléctrica negativa obliga a los electrones a alejarse unos de otros para restablecer el equilibrio de fuerzas eléctricas, de modo que el radio iónico es mayor que el atómico.
  • 30. Radio Covalente y Radio Metálico ● ● Radio Covalente- En química, se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos iguales que forman un enlace covalente. Normalmente se expresa en picómetros (pm) o ángstroms (Å), donde 1 Å = 100 pm. La suma de dos radios covalentes debería ser la longitud del enlace covalente entre los dos átomos. Sin embargo, esta relación no se cumple de forma exacta ya que el tamaño de un átomo no es constante. Este depende del entorno químico donde se encuentre. El radio metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de átomos "vecinos" en cristales metálicos.
  • 31. Medidas de Radios Atómicos
  • 32. Medidas de los Radios Iónicos
  • 33. Electronegatividad La electronegatividad es la medida de la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer a los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula.1 También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros distintos, tanto en una especie molecular como en sistemas o especies no moleculares. . La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes: su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia
  • 34. Energía de ionización ● La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo, de un elemento en estado gaseoso.1 La reacción puede expresarse de la siguiente forma: A_(g) + E_ A+_(g) + 1 e-.
  • 35. Afinidad electrónica La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un ion mononegativo: X (g) + e-- X- (g) + E
  • 36. Resumen de tendencias
  • 37. Aristoteles y los primeros 4 elementos Agua, tierra, aire y fuego
  • 38. Cortan la cabeza, pero no sus memorias al padre de la Química ● Antoine Levosier En las investigaciones de Lavoisier incluyeron algunos de los primeros experimentos químicos de estequiometria. Donde demostró que en una reacción, la cantidad de materia siempre es la misma al final y al comienzo de la reacción. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de conservación de la materia. Lavoisier también investigó la composición del agua y denominó a sus componentes oxígeno e hidrógeno. Entre los experimentos más importantes de Lavoisier fue examinar la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con oxígeno También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas. En el Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Memoria sobre la combustión (1777) y Consideraciones generales sobre la naturaleza de los ácidos (1778).
  • 39. TRIADAS DE DOBEREINER Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) descubrió que los elementos con propiedades semejantes pueden estudiarse agrupándolos en ternas o triadas, en las que el primer átomo tiene una masa atómica aproximadamente igual a la media arimética de las masas atómicas de los otros dos.
  • 40. John Alexandre Reian Newlands 1864 (1837-1898) publicaron que si se clasificaran los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas (dejando el hidrógeno), después de colocar 7 elementos, en el octavo, se repetían las propiedades del primero. Debido a las semejanzas de la distribución con la escala musical, se la llamó Ley de las octavas de Newlands.
  • 41. 1864
  • 42. 1869 El químico ruso Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907),dispuso los elementos conocidos (63) en líneas por orden creciente de la masa atómica, de manera que los que tenían igual similaridad química (valencia) se hallaban ubicados en una misma hilera vertical. Estos elementos mostraban un gran parecido en sus propiedades. Esta organización la denominó: Mendeléiev Ley Periódica de los Elementos. En ésta, hubo las casillas suficientes para los nuevos elementos a descubrir en el futuro.
  • 43. Julius Lothar Meyer 1870 (1830- 1895) construyó un grafico de periodicidad del volumen atómico versus la masa atómica,que indicó que las relaciones entre propiedades son periódicas con respecto a la masa atómica.
  • 44. 1871 Dimitri Ivanovich Mendeleiev diseñó un cuadro compuesto por 7 Filas (períodos) y ocho columnas. Al conjunto de elementos en la Fila vertical lo llamó familia o grupo por tener propiedades semejantes. A diferencia de la tabla de Newlands, la de Mendeleiev relaciona familias. Mendeleiev prevée las propiedades químicas y físicas de tres elementos que años después serían descubiertos como Escandio, Galio y Germanio. .
  • 45. Henry Moseley En 1913, creó la tabla periódica moderna, organizando a los elementos de forma creciente basandose en los números atómicos.
  • 46. Regla del octeto ● ● La regla del octeto, enunciada en 1917 por Gilbert Newton Lewis, dice que la tendencia de los iones de los elementos del sistema periódico es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de 8 iones que tienen carga negativa, es decir electrones, de tal forma que adquiere una configuración muy estable. Esta configuración es semejante a la de un gas noble,1 los elementos ubicados al extremo derecho de la tabla periódica. Los gases nobles son elementos electroquímicamente estables, ya que cumplen con la estructura de Lewis, son inertes, es decir que es muy difícil que reaccionen con algún otro elemento. Esta regla es aplicable para la creación de enlaces entre los átomos, la naturaleza de estos enlaces determinará el comportamiento y las propiedades de las moléculas. Estas propiedades dependerán por tanto del tipo de enlace, del número de enlaces por átomo, y de las fuerzas intermoleculares. Existen diferentes tipos de enlace químico, basados todos ellos, como se ha explicado antes en la estabilidad especial de la configuración electrónica de los gases nobles, tendiendo a rodearse de ocho electrones en su nivel más externo. Este octeto electrónico puede ser adquirido por un átomo de diferentes maneras: ● Enlace iónico ● Enlace covalente ● Enlace metálico ● Enlaces intermoleculares ● Enlace coordinado
  • 47. ESTRUCTURAS DE LEWIS La estructura de Lewis, también llamada diagrama de punto, modelo de Lewis o representación de Lewis, es una representación gráfica que muestra los pares de electrones de enlaces entre los átomos de una molécula y los pares de electrones solitarios que puedan existir. Son representaciones adecuadas y sencillas de iones y compuestos, que facilitan el recuento exacto de electrones y constituyen una base importante para predecir estabilidades relativas.
  • 48. Principio de Incertidumbre de Heisengberg (1925) Establece la imposibilidad de que determinados pares de magnitudes físicas sean conocidas con precisión arbitraria. No se puede determinar simultáneamente y con precisión arbitraria, ciertos pares de variables físicas, como son, por ejemplo, la posición y el momento lineal (cantidad de movimiento) de un objeto dado. En otras palabras, cuanta mayor certeza se busca en determinar la posición de una partícula, menos se conoce su cantidad de movimientos lineales y, por tanto, su velocidad. Este principio fue enunciado por Werner Heisenberg en 1925. Werner Heisenberg
  • 49. Principio de Pauli Wolfgang Ernest Pauli Dos electrones en un átomo no pueden tener idéntico número cuántico.
  • 50. Teoria Cuántica de Planck Avanzando en el desarrollo de esta teoría, descubrió una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Fue premiado con el Nobel y considerado el creador de la teoría cuántica. En el año 1900 un joven científico alemán llamado Max Planck rompe con todos los paradigmas de la ciencia, proponiendo que los átomos y las moléculas solo podían absorber o emitir energía en cantidades discretas como pequeños paquetes, los cuales denominó “Cuantos”
  • 51. El Espectro de Luz Visible Cada elemento posee su propio espectro de emisión, como se observa en la figura , ya que la energía esta cuantizada, como planteó Max Planck. Por esta razón, si se tienen las líneas espectrales de un elemento desconocido, se puede ver con qué elemento coinciden estas líneas para así poder identificarlo. Estas líneas espectrales equivalen a una huella dactilar en el caso de las personas.
  • 52. Regla de Hund La regla de Hund es un método empírico utilizado para el llenado de orbitales que posea igual energía. ● Así podemos decir que existe un orbital s, tres orbitales tipo p, cinco orbitales atómicos tipo d, y siete tipo f. En ellos se van colocando los electrones con spines paralelos en la medida de lo posible. La partícula analizada será más estables ( es decir, tendrá menor energía), cuando los electrones se encuentren en modo desapareado, con espines colocados paralelamente, en cambio poseerá mayor energía cuando los electrones se encuentren apareados. Friedrich Hund
  • 53. Principio de Aufbau El principio de Aufbau contiene una serie de instrucciones relacionadas a la ubicación de electrones en los orbitales de un átomo. El modelo, formulado por el físico Niels Bohr, recibió el nombre de Aufbau (del alemán Aufbauprinzip: principio de construcción) en vez del nombre del científico. También se conoce popularmente con el nombre de regla del serrucho o regla de Madelung. Los orbitales se 'llenan' respetando la regla de Hund, que dice que ningún orbital puede tener dos orientaciones del giro del electrón sin antes de que los restantes números cuánticos magnéticos de la misma subcapa tengan al menos uno. Se comienza con el orbital de menor energía. Primero debe llenarse el orbital 1s (hasta un máximo de dos electrones), esto de acuerdo con el número cuántico l. Seguido se llena el orbital 2s (también con dos electrones como máximo).
  • 54. Principio de Le' Chatelier
  • 55. Continuara ….... Recuerde que: