INSTITUCIÓN EDUCATIVA MUNICIPAL EMILIO CIFUENTES
ÁREA QUÍMICA GRADOS SEPTIMOS SEGUNDO PERIODO
TABLA PERIODICA DELOS ELEMENTOS QUIMICOS
LOGRO UNO: INTERPRETA LA TABLA PERIODICA INTRODUCCIÓN
La tabla periódica de los elementos es una forma de organizar los elementos químicos de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas. En este tema abordarás como empezó a plantearse la necesidad de tener una tabla para reunir información acerca de los elementos químicos y la evolución de la misma, hasta llegar a la versión moderna. También estudiarás el concepto de enlace químico que te ayudará a comprender cómo se forman los
MARCO TEORICO:
Tabla periódica
Organización de elementos en la tabla periódica
Hacia el siglo XIX se conocían 63 elementos químicos y algunas de sus propiedades físicas y químicas. Esta información de presentaba en forma de listado, sin vínculos que permitieran organizar la información en forma rigurosa. Fue entonces cuando los químicos de la época se preocuparon por organizar los elementos químicos descubiertos hasta el momento en grupos con propiedades similares. Las primeras propuestas las hicieron Johann Dobereiner y John Newlands.
Triadas Dodereiner
En 1829, Dobereiner, un químico alemán, propuso agrupar los elementos químicos en triadas .Una triada constaba de tres elementos químicos y se formaba partiendo de dos elementos semejantes, a los que se sumaba un tercero luego de sacar el promedio del peso atómico de los dos primeros. En 1817, el científico descubrió la primera triada: calcio, bario y estroncio, que tienen propiedades químicas similares. El promedio del peso atómico del calcio (Ca), que es 40, y del Bario (Ba), que es 137, daba el peso atómico del estroncio (Sr), que es 88, lo que conformaba una tríada. Así mismo encontró otros grupos de elementos donde se conservaba la misma relación. Más adelante en 1829 descubrió la traída de los halógenos (cloro, bromo y yodo) y los metales alcalinos (litio, sodio y potasio). Con estos hallazgos,
Octavas de Newlands
En 1863, John Newlands, químico británico observó que al orden de los elementos químicos según su peso atómico del menor al mayor, el octavo elemento tenia propiedades químicas similares al primero, el noveno al segundo y, así sucesivamente, (exceptuando el hidrogeno y los gases
nobles) cada ocho elementos, las propiedades se repetían como las octavas musicales, por lo que esta organización se llamó octavas de Newlands, De esta manera, quedaron en el mismo grupo el litio, el sodio y el potasio y en otro, el berilio, magnesio y calcio. Sin embargo, las octavas de Newlands no podían aplicarse más allá de algunos elementos. Pero estas servirían más adelante para originar y descubrir los conceptos de grupos y periodos.
Primeras formas de organización de la tabla periódica
Luego de las dos propuestas de organización de los elementos químicos anteriores en triadas y octavas en 1871, el químico ruso Dimitri Mendeleiev y el químico alemán Lothan Meyer propusieron, de forma independiente, una nueva organización de los 63elementos químicos que se conocían hasta la esa época y la llamaron tabla periódica de los elementos químicos.
Mendeleiev organizó los elementos en orden creciente de pesos y los agrupo en filas horizontales o periodos y columnas verticales o grupos. Luego observo que todos los elementos de un mismo grupo presentaban
propiedades químicas similares. Uno de los más impactantes aportes de Mendeleiev fue que dejó espacios en blanco para elementos que aún no habían sido descritos pero que se podían predecir, de acuerdo con su organización. Tiempo después, cuando se encontraron elementos que podían ubicarse en esos espacios en blanco dejados por Mendeleiev, se corroboró que sus predicciones habían sido muy acertadas. Con estas investigaciones se abrió campo para un gran avance en la química del siglo XX puesto que gracias a esta organización y elaboración de la tabla
periódica, el mismo Mendeleiev formuló la ley periódica de los elementos. Versión de la tabla periódica de Meyer
Por otro lado, en Alemania y por la misma época (1864), Meyer clasificó los elementos químicos conocidos hasta la fecha en orden creciente de peso atómico, igual que Mendeleiev, y además los relacionó con el volumen
atómico. Al realizar una gráfica de volumen atómico (eje y) en función de los pesos atómicos (eje x), encontró varios picos que correspondían a
elementos con propiedades químicas similares; por ejemplo, litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), y cesio (Cs). A partir de la gráfica que realizó, también se dio cuenta de que cada punto máximo con sus ascensos y descensos correspondía a un periodo de la tabla de elementos; así mismo encontró un comportamiento similar a las octavas de Newlands en el segundo y tercer periodo. A partir del tercero, ya había más de siete
elementos por periodo. Por ejemplo, para el cuarto y quinto periodo había 17 elementos.
Ley periódica de mendeleiev
Mendeleiev ordenó todos los elementos químicos conocidos en aquella época, de forma tal que aquellos pertenecientes a una misma familia, aparecieran en la misma línea horizontal. Luego de proponer la tabla periódica, enunció una de las leyes más importantes en química, que
Más adelante se descubrió que dichas propiedades dependían no del peso atómico sino del número atómico, por lo tanto, las concepciones de ambos químicos respecto a este aspecto fueron erradas. La ley de la periodicidad explica, por ejemplo, las semejanzas entre algunos elementos químicos que se organizan en el mismo grupo o periodo.
El aporte de Mendeleiev a la química es reconocido en la historia de la ciencia por su gran poder de síntesis y por el alto impacto que generaron sus investigaciones al proponer la forma de clasificar y organizar los elementos químicos.
Mendeleiev publicó, en 1869, su libro Principios de la química, en el que desarrolló la teoría de la tabla periódica de los elementos y su obra fue traducida y divulgada en varios idiomas, lo que lo hizo acreedor a un gran reconocimiento mundial. El libro fue un texto guía por muchos años para la enseñanza de la química en las grandes escuelas de su tiempo. Meyer
publico sus ideas en 1870, y realizo un trabajo independiente de Mendeleiev, pero como este último publico primero sus investigaciones, se llevó el
crédito de la tabla periódica Estructura de la tabla periódica
Con el descubrimiento de nuevos elementos químicos, la tabla periódica propuesta por Mendeleiev fue presentando inconvenientes debido a que no había lugar en la tabla para ellos, a pesar de los espacios en blanco que él había propuesto acertadamente. Por ejemplo, el descubrimiento del argón y otros elementos de la misma familia de este, llamados gases inertes, y el descubrimiento de las llamadas tierras raras por la baja frecuencia con la que se encontraban. Todos estos elementos tenían pesos atómicos muy cercanos, entonces no se podían colocar dentro de una misma fila, por lo que debieron ser colocados fuera de la estructura principal de la tabla y se les colocó el nombre de lantánidos y actínidos, atendiendo al primer
elemento de cada serie. En 1914, el físico británico Henry Moseley,
telurio. Este replanteamiento de la tabla periódica también modificó la ley periódica de Mendeleiev, enunciando que las propiedades físicas y químicas de los elementos varían regularmente según su número atómico, y no de acuerdo con el peso atómico, como se había asegurado anteriormente. Con todos estos aportes, la tabla periódica se organizó en grupos y períodos.
Grupos
Los grupos son las columnas verticales de la tabla que incluyen los
elementos con propiedades químicas similares. Generalmente, se pueden encontrar mencionados de dos formas: La primera, como 8 grupos de
elementos designados con las letras A y B. La A de denomina los elementos representativos y la B, los de transición. En la segunda forma, los grupos van del 1 hasta el 18, de acuerdo con sus distribuciones electrónicas.
Períodos
Los períodos son 7 filas horizontales de la tabla. El número del período indica el número de niveles de energía del átomo. Generalmente, se
encuentran mencionados con letras o números arábigos: K (1), L (2), y así sucesivamente, hasta Q (7). En 1950, el químico estadounidense Glenn Seaborg propuso la tabla periódica que conocemos en la actualidad, luego de colocar la serie de los actínidos debajo de la serie de los lantánidos. Seaborg descubrió y aisló 10 elementos químicos como el plutonio, el
berkelio y el californio, entre otros. Seaborg es la única persona que en vida, pudo descubrir y aislar un elemento que lleva su nombre, el seaborgio, lo cual para él fue un honor más grande que el de haber ganado el premio Nobel de Química, en 1951.
Agrupación de los elementos según la configuración electrónica La tabla periódica, además de estar organizada en grupos y periodos, también tiene en cuenta la configuración electrónica de los elementos y los subniveles de energía.
1. Los elementos de un mismo grupo presentan la misma configuración electrónica en su nivel más externo. Así, por ejemplo, si se observa el grupo 1, los elementos terminan su configuración en ns1, donde n es el nivel de energía.
2. El número de electrones del último nivel indica el grupo al que pertenece el elemento. Por ejemplo, la configuración del aluminio (Al) Z=13 es
1s22s22p63s23p1. Su último nivel de energía es 3 y el número de electrones en el último nivel es 3(s21+p1), por esto pertenecen al grupo IIIA
3. Los elementos que son del mismo periodo, empiezan con un elemento del grupo 1 y el número de electrones varía de 1 hasta 8 cuando se pasa de un grupo a otro. Por ejemplo, observa en la tabla periódica el periodo 3.
Empieza por sodio (Na) que tiene 1 electrón en su último nivel de energía, luego el magnesio (Mg) que tiene dos, y así sucesivamente hasta llegar al argón (Ar) que tiene 8 electrones en su último nivel de energía.
4. Los elementos inertes (grupoVIIIA) tienen 8 electrones en su último nivel a excepción del helio (He) y se denominan gases nobles.
5. Las regiones s, p, d y f
Existen una relación entre la ubicación de los elementos y el subnivel al que pertenecen los electrones de su ultimo nivel, por eso hablamos de las
Región s: A esta región pertenecen los elementos de los grupos IA (1) y IIA (2). El subnivel s tiene un solo orbital para alojar dos electrones. El sodio, potasio, magnesio y calcio se ubican en esta región.
Región p: A esta región pertenecen seis grupos que van desde el IIA (13) hasta el VIIIA (18). El subnivel p tiene tres orbitales para alojar seis
electrones. Elementos como aluminio, oxigeno, cloro y argón, se ubican en esta región.
Región d: A esta región pertenecen diez grupos que van desde el IIIB (3) hasta el IIB (12), donde los electrones se distribuyen en el subnivel d. Elementos como el hierro, cobre y cromo, se ubican en esta región que se conoce como elementos de transición interna.
Región f: A esta región pertenecen 14 grupos que se caracterizan porque los electrones externos están distribuidos en el subnivel f. Elementos como el uranio, lantano y actinio se ubican en esta región y se conoce como
elementos de transición interna.
Adicionalmente, en la tabla los elementos químicos se encuentran
organizados en metales y no metales. Los metales tienen brillo, son buenos conductores de calor y electricidad, son maleables y dúctiles. Los no
metales no tienen brillo, no conducen el calor o la electricidad, y los metaloides tienen propiedades intermedias.
Propiedades periódicas
Como su nombre lo indica, las propiedades periódicas son aquellas que se repiten secuencialmente en los elementos de la tabla periódica. Las
principales propiedades periódicas son: potencial de ionización, afinidad electrónica, y electronegatividad.
Potencial de ionización
El potencial de ionización es la energía necesaria para remover un electrón del último nivel de energía del átomo. Cuando el átomo pierde un electrón, queda con carga positiva y se llama ion positivo o catión. El potencial de ionización aumenta en los periodos de izquierda a derecha al aumentar el número atómico y el número de electrones en el último nivel. En los grupos disminuye de arriba hacia abajo por ser mayor la distancia entre el núcleo y los electrones periféricos. El potencial de ionización más elevado se
encuentra en los gases nobles, que, por tener ocho electrones en su último nivel, poseen gran estabilidad y, por lo tanto, se necesita de una gran
cantidad de energía para remover un electrón. Cuando se arranca el primer electrón, se llama primer potencial de ionización, para el segundo electrón, segundo potencial de ionización, y así sucesivamente.
Afinidad electrónica
La afinidad electrónica o electroafinidad es la cantidad de energía que se libera cuando un átomo gana un electrón. Si el átomo esta neutro y gana dicho electrón, se convierten un ion negativo o anión. La electro afinidad aumenta en los periodos de izquierda a derecha y en los grupos, disminuye de abajo hacia arriba.
Electronegatividad
La electronegatividad es la capacidad de un elemento para atraer los electrones de otros elementos hacia él y formar un enlace químico.
tiene un valor de 4,0 y se ubica en la parte superior derecha de la tabla
periódica, y el menos electronegativo es el francio, que tiene un valor de 0,7. En los periodos la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha y en los grupos, disminuye de arriba hacia abajo. La electronegatividad es una propiedad importante para determinar el tipo de enlace químico que pueden formar dos elementos. Otra escala conocida para la electronegatividad es la escala de Mulliken, que es el promedio de la afinidad electrónica de un átomo y su potencial de ionización pero es poco utilizada.
TALLER UNO: DESCRIBAMOS LA TABLA PERIODICA.
1. En la tabla periódica hay filas horizontales y columnas verticales de elementos. Los elementos están representados por símbolos. Anota el símbolo de. Calcio, Oxigeno, Nitrógeno, Cloro, Yodo, Potasio, Hierro, Y Cobre.
2. Escribe el nombre de los siguientes elementos: Mg, Au, P, C, Si, Na. 3. Las filas horizontales de la tabla periódica se llaman Periodos. El
primer periodo tiene solamente dos elementos: Hidrogeno y Helio. El segundo periodo se compone de 8 elementos: Litio, Belirio, Boro, Carbono, Nitrógeno, Oxigeno, Flúor, Y Neón. Escribe los elementos del tercer periodo.
4. El Hidrogeno y el Helio pertenecen al periodo uno porque tienen un solo nivel de energía. Al periodo dos, pertenecen aquellos elementos cuyos átomos tienen 2 niveles de energía; al periodo tercero los que tienen tres niveles de energía y así sucesivamente. El elemento Cloro pertenece al periodo tercero, por lo tanto el átomo de dicho elemento debe tener tres niveles de energía. Comprueba lo anterior en el
siguiente dibujo.
En estos, los niveles se representan por círculos y los puntos indican el número de electrones en cada nivel. ¿Cuántos niveles de energía tienen los átomos de los siguientes elementos: Hidrogeno, Carbono, Zinc, Litio,
Mercurio, Selenio, Flúor, y Francio.
5. ¿Qué elementos conforman el grupo VIIA?
6. ¿Cuántos electrones tienen estos elementos en su nivel de energía externo?
7. Cita el nombre y símbolo de tres elementos muy parecidos en comportamiento al Oxigeno.
el número de protones. Localicemos, por ejemplo, el Fosforo cuyo símbolo es P. lo encontramos en la tabla periódica en la intersección del grupo VA con el periodo tercero. Podemos ver que su número atómico es 15 y su masa atómica es 30,97. Según lo anterior contesta lo siguiente: ¿Cuantos protones y electrones tiene el átomo del
Fosforo? ¿Cuántos niveles de energía tiene el átomo? ¿Cuantos electrones tiene el Fosforo en el nivel más externo? ¿Qué elementos se parecen al Fosforo en comportamiento químico?
9. Localiza el Sodio y contesta las mismas preguntas que resolvisteis pare el Fosforo.
10. En el siguiente esquema representativo de la tabla periódica ubica los elementos de los grupos IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA.
