Dpto. Física y Química 4º ESO - Tabla periódica 1S
1 ¿Qué información se ofrece en la siguiente tabla periódica?
Solución: Masa atómica Símbolo Nombre Números oxidación Número atómico
2 ¿Qué tienen en común los elementos de un mismo grupo? Solución:
Todos ellos tienen los mismos electrones de valencia y, por tanto, su comportamiento químico es similar.
3 Comentar la siguiente afirmación:
“Un elemento del grupo 2 tiene 2 electrones de valencia y uno del grupo 14 tiene 14 electrones de valencia.”
Solución:
Sólo la primera parte es correcta. En los primeros grupos, en efecto, el número del grupo coincide con sus electrones de valencia pero no así en los demás, ya que tienen completos algunos subniveles más internos. Así, los electrones de valencia del grupo 14 son sólo 4, que coinciden con los que tienen en los subniveles “s” y “p” más externos.
4 Nombra todos los gases nobles y explica por qué crees que se descubrieron tan tarde. Solución:
Los gases nobles son: helio, neón, argón, kriptón, xenón, radón.
Se descubrieron tan tarde debido a su inercia química, lo cual les hacía difícilmente detectables mediante electrólisis.
Solución:
Los elementos del 5º período tienen ocupados, en distinta cuantía, 5 niveles. El que más electrones tiene, lógicamente, es el gas noble de esa fila: Xe.
6 ¿Qué se puede decir de la estructura electrónica de los elementos del grupo 18? ¿Es idéntica la de todos ellos?
Solución:
Se trata de los gases nobles, los cuales tienen completos sus niveles de manera que los más externos son: “s” con 2 electrones; “p” con 6 electrones.
Sin embargo el helio es distinto a los demás, ya que completa su primer y único nivel con 2 electrones.
7 Explicar la información que se ofrece en cada casilla de la tabla periódica.
Solución: Metal Símbolo Masa atómica Nombre Número atómico Sólido a temperatura ambiente
8 ¿Qué tipo de elementos se representan en marrón oscuro?
Solución:
Se trata de una ambigua clasificación que los cataloga como semimetales, ya que tienen características mezcladas de los metales y de los no metales.
Solución:
b) Todos ellos terminan su estructura electrónica con tres electrones en el subnivel “p”, con lo cual, entre “s” y “p” tienen 5 electrones de valencia.
c) Pertenecen al grupo 15.
d) Cada uno se encuentra en el período que marca su nivel: N en n = 2, P en n = 3, etc.
10 Rellenar las casillas sombreadas de la tabla con el símbolo adecuado.
¿Cuáles de ellos crees que se descubrieron más tarde? Solución:
Los últimos elementos en descubrirse han sido, por distintas razones, los gases nobles y los elementos radiactivos.
11 Completar las afirmaciones sobre la clasificación periódica:
a) Las primeras ordenaciones en __________________ corresponden a Döbereiner. b) La ley de las octavas se debe al químico inglés ________________ y decía:
c) “Si se colocan los elementos en orden creciente de ___________________, después de cada __________________ aparece un octavo elemento con ___________________________________. d) El criterio definitivo de ordenación lo debemos a ________________ que sugirió que era ______________________ y no la masa atómica, el mejor criterio de ordenación.
a) Completarla siguiendo el ejemplo. b) ¿Qué tienen esos elementos en común? c) ¿A qué grupo de la tabla pertenecen? d) ¿En qué período se encuentra cada uno?
3
P 15 2 2 6 2 3
As 33 2 2 6 2 6 10 2 3
Símbolo Z Nivel n = 1
Símbolo Z subnivel “s”Nivel n = 1 Nivel n = 2s p s Nivel n = 3p d s Nivel n = 4p d f
N 7 2 2 3
P 15 2 2 6 2 3
As 33 2 2 6 2 6 10 2 3
Nivel n = 2 Nivel n = 3 Nivel n = 4
1 2 13 14 15 16 17 18 2 3 4 5 6 7 subnivel “s” s 1 2 13 14 15 16 17 18 2 B 3 P 4 Ca Ge 5 6 Cs At Rn 7 p s p d s p d f N 7 2 2
12 La siguiente tabla muestra cómo reaccionan los halógenos con diversos compuestos químicos.
a) Observa los resultados y establece una regla general para la reactividad de los halógenos y de los no metales en general.
¿Qué podría esperarse del flúor? Solución:
a) Se puede observar que la reactividad aumenta en los halógenos hacia arriba en el grupo, lo cual puede también esperarse de todos los no metales.
En general, los no metales reaccionan ganando electrones, por tanto serán tanto más reactivos cuanto más fácilmente formen iones negativos. Su reactividad aumenta arriba y a la derecha:
REACTIVIDAD DE NO METALES (Carácter no metálico)
b) Según eso, el flúor es el no metal más reactivo de toda la tabla periódica.
13 ¿Cuál de estos dos elementos es más reactivo: Be, Ba? Explicar cómo varía la reactividad de los metales. Solución:
En sus combinaciones químicas, los metales reaccionan perdiendo electrones, por lo que serán tanto más reactivos cuanto más fácilmente formen iones positivos. Su reactividad aumenta a la izquierda y hacia abajo.
REACTIVIDAD DE LOS METALES (Carácter Metálico)
Será más reactivo el Ba que el Be. Solución:
a) Las primeras ordenaciones en TRÍADAS corresponden a Döbereiner. b) La ley de las octavas se debe al químico inglés NEWLANDS y decía:
c) “Si se colocan los elementos en orden creciente de PESOS ATÓMICOS, después de cada SIETE ELEMENTOS aparece un octavo elemento con PROPIEDADES SEMEJANTES A LAS DEL PRIMERO.
d) El criterio definitivo de ordenación lo debemos a MOSELEY que sugirió que era EL NÚMERO ATÓMICO y no la masa atómica, el mejor criterio de ordenación.
no reacciona Con yoduros produce yodo no reacciona no reacciona
Reacciona Cl Br I
Con Fe reacciona
vigorosamente
reacciona pero sólo calentando
reacciona muy lentamente. Con colorantes blanquea
rápidamente
blanquea lentamente muy lentamente Con bromuros produce bromo no reacciona
a) ¿Qué anomalía se da?
b) ¿Qué tiene que ver con la tabla periódica de Mendeleiev y cómo se resolvió el problema? Solución:
a) La progresión de masa atómica creciente queda rota del cobalto al níquel.
b) Mendeleiev se dio cuenta de esto pero incluso violó su propia ley de masas crecientes al colocar varios pares de elementos no en orden creciente de masas atómicas sino al revés, para mantener su semejanza química. Es el caso de la pareja Co-Ni.
La dificultad de las parejas con masa atómica cambiada queda resuelta por Moseley, pero sigue siendo un hecho que la progresión creciente de masa atómica queda rota en seis parejas.
15 A juzgar por su estructura electrónica, ¿en qué grupo de la tabla periódica habría que colocar al H? Solución:
Puesto que tiene semiocupado su primer nivel (1 electrón en 1s) debería estar justamente encima de los alcalinos, los cuales tienen situaciones idénticas en niveles superiores: 1 electrón en 2s el litio, 1 electrón en 3s el sodio, etc.
16 ¿Se puede decir que la reactividad aumenta en la tabla periódica hacia arriba y hacia la derecha? Solución:
No, en realidad no es un concepto generalizable a toda la tabla periódica. Eso es efectivamente cierto entre los no metales (excluyendo a los gases nobles), pero en los metales es al revés.
17 Explicar y relacionar lo siguiente:
sistema periódico - estructura electrónica - regla del octeto. Solución:
La ordenación moderna del sistema periódico no sólo sigue el valor creciente de Z sino que además es reflejo de la estructura electrónica del elemento. Así, en el primer nivel sólo caben dos electrones: con 1 está el hidrógeno, con los 2 el helio. Pasamos al segundo nivel donde caben 8 electrones, justamente los elementos que hay en el segundo nivel de la tabla, etc.
Además, la regla del octeto habla de la tendencia de ciertos elementos a completar 8 electrones de valencia: ello coincide con los subniveles “s” (caben 2 electrones) y “p” (caben 6 electrones), completos: es decir, los elementos tienden a adquirir la configuración electrónica de su gas noble más cercano.
Solución:
El boro y el oxígeno pertenecen al mismo período, ambos tienen dos niveles.
El boro y el aluminio pertenecen al mismo grupo, ambos tienen los mismos electrones de valencia.
19 Disponemos de tres elementos: berilio, magnesio, silicio.
a) Dibujar sus niveles electrónicos y explicar su configuración electrónica. b) ¿Cuántos electrones de valencia tienen?
c) ¿Cuál es su número atómico?
d) ¿Podríamos hacer que sus configuraciones electrónicas fueran iguales? ¿Y su número atómico? Solución:
a) Su configuración electrónica sería:
b) El Be y el Mg tienen dos electrones de valencia. El silicio tiene cuatro.
c) Para hallar el número atómico sumamos los electrones: Be (Z=4), Mg (Z=12), Si (Z=14).
d) Las configuraciones electrónicas podrían ser iguales poniendo o quitando electrones, aunque hay
18 A partir de los dibujos, completar la tabla. ¿Cuáles pertenecen al mismo período? ¿Y al mismo grupo?
5
Símbolo Z Nivel n = 1
Símbolo Z subnivel “s”Nivel n = 1 Nivel n = 2s p s Nivel n = 3p d s Nivel n = 4p d f
B 5 2 2 1
O 8 2 2 4
Al 13 2 2 6 2 1
Nivel n = 2 Nivel n = 3 Nivel n = 4
Solución:
a) El calcio tiende a PERDER 2 electrones y quedarse con carga POSITIVA. Cuando se comporta así, decimos que su número de oxidación es +2. b) El cloro tiende a GANAR 1 electrón y quedarse con carga NEGATIVA. Cuando se comporta así, decimos que su número de oxidación es -1. c) Configuración electrónica de los iones:
21 Completar la tabla siguiente:
Solución:
22
Se dan a continuación algunas tríadas de Döbereiner. a) Explicar el criterio que utilizó para su ordenación.
b) Aplicarlo a los ejemplos que se dan y calcular la masa atómica de Rb, Sr, Br, y compararlo con el dato actual.
a) El calcio tiende a _____________ 2 electrones y quedarse con carga ________________. Cuando se comporta así, decimos que su número de oxidación es _____________.
b) El cloro tiende a _____________ 1 electrón y quedarse con carga ________________. Cuando se comporta así, decimos que su número de oxidación es _____________. c) Escribe la configuración electrónica de cada uno de los iones citados en a) y b).
−
Cl
17 2 8 8Símbolo Z Niveles de energía
Elemento Símbolo Nº de grupo Nombre de grupo Período Ge 2 6 Tl halógenos 2 Ar n = 1
Elemento Símbolo Nº de grupo Nombre de grupo Período
germanio Ge 14 carbonoideos 4
bario Ba 2 alacalinotérreos 6
talio Tl 13 térreos 6
flúor F 17 halógenos 2
argon Ar 18 gases nobles 3
n = 2 n = 3 n = 4 n = 5
masa masa masa
K 39 Ca 40 Cl 36 Rb Sr Br Cs 133 Ba 137 I 127 + 2
Ca
20 2 8 823 El gráfico expresa los radios de las especies que se citan. Observarlo y responder:
a) Comparar los radios de cada átomo con su anión y su catión. b) ¿Cómo varía el radio en un grupo?
c) ¿Cómo varía el radio en un período?
d) Ordenar los radios siguientes: K+, Ca2+, K, Ca.
e) Si en la escala del dibujo tomamos 1 pm = 10-12 m. ¿Cuál es el radio del Na?
Solución:
a) Como puede verse el máximo radio le corresponde al anión, después al átomo neutro y luego a su catión. b) El radio aumenta mucho a lo largo del grupo: Li<Na<K<…
c) En un período disminuye hacia la derecha: Li>Be>B>…
d) Siguiendo la guía de los gráficos podemos suponer que el mayor tamaño corresponde al K y que baja un poco de éste al Ca. Así pues: K > Ca > K+ > Ca2+
e) Trasladando el valor dado por la escala para 100 pm resulta casi exactamente el doble, así pues, el radio del sodio aproximadamente será: 200 pm = 200 · 10-12 m = 2 Ǻ (en realidad es un poco menor, en torno a 1,8 Ǻ). Solución:
Döbereiner ordenó sus tríadas de modo que la masa atómica del elemento central era aproximadamente la media aritmética de las masas de los otros dos.
En los ejemplos que se citan, sería:
36 Rb 86 Actual: 85,5 Sr 88,5 Actual: 87,6 Br 81,5 Actual: 79,9 Cs 133 Ba 137 I 127
masa masa masa
elementos de abajo: 1,5 - 1,8 - 2,5 - 3 - 3,5 - 4
a) Ordenarlos de modo que cada elemento se asocie a su valor.
b) Si dos átomos de Si y O se unen, ¿quién atrae más los electrones de enlace?, ¿qué podría decirse de sus números de oxidación?
12,0115 6C Carbono __?__ 14,0067 7N Nitrógeno __?__ 15,9994 8O Oxígeno __?__ 18,9984 9F Fluor __?__ 26,9815 13Al Aluminio __?__ 28,086 14Si Silicio __?__ 13 14 15 16 17
25 A partir de los dibujos:
a) Explicar la configuración electrónica de C. b) Deducir de qué elementos se trata.
c) ¿Cómo podríamos hacer que todas sus configuraciones electrónicas fueran iguales? d) ¿Cuáles pertenecen al mismo período?
Solución:
a) La configuración electrónica de C quedaría así:
b) Podemos fijarnos en el valor de Z, que coincide, cuando es neutro, con el número de electrones. Y podemos fijarnos también en sus electrones de valencia, para saber a qué grupo pertenece. Si además podemos ver cuántas capas tiene (es decir, en qué período está) podemos deducir a quién corresponden los dibujos. Se trata de F, Ne, Na.
c) Podemos conseguir la configuración electrónica del gas noble, por ejemplo, haciendo que F gane un electrón y que Na lo pierda, con lo cual todos tendrían:
Solución:
Los valores reales son:
b) El O es mucho más electronegativo por lo que los electrones de enlace en la molécula que formen Si y O se los acerca el oxígeno. Al definir los números de oxidación de dichos elementos en el compuesto SiO2, se dice que el nº de oxidación del O es -2; y el del Si será +4.
15,9994 8O Oxígeno 3,5 18,9984 9F Fluor 4 26,9815 13Al Aluminio 1,5 28,086 14Si Silicio 1,8 13 14 15 16 17
Nivel n = 1 Nivel n = 2 Nivel n = 3 Nivel n = 4
subnivel “s” s p s p d s p d f
C 2 2 6 1
Nivel n = 1 Nivel n = 2 Nivel n = 3 Nivel n = 4
subnivel “s” s p s p d s p d f 12,0115 6C Carbono 2,5 14,0067 7N Nitrógeno 3
