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La Tabla Periódica
Con el descubrimiento de nuevos elementos químicos
resultaron evidentes las semejanzas químicas y físicas
entre algunos de ellos. Esto llevó a los químicos a buscar
un principio natural que permitiera agrupar los elementos
con características similares, numerosos fueron los
intentos hasta llegar a lo que hoy se conoce como Tabla
Periódica de los elementos.
Dmitri Mendeleev
Mendeleev (1869) basándose en la hipótesis de que las
propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos
atómicos, publicó una tabla periódica en la que situó todos los
elementos conocidos en aquella época, ordenándolos de forma tal
que los elementos pertenecientes a una misma familia aparecen
en la misma línea horizontal.
Mendelevio
1834 - 1907
Lothar Meyer
Al mismo tiempo que Mendeleev, Meyer publicó su
propia Tabla Periódica con los elementos ordenados
de menor a mayor masa atómica.
1830 - 1895
• Tanto Mendeleev como Meyer ordenaron
los elementos según sus masas atómicas
• Ambos dejaron espacios vacíos donde
deberían
encajar
algunos
entonces desconocidos
elementos
Posteriormente con el descubrimiento del número atómico (Z) por
Moseley se pudo confirmar que las propiedades de los elementos
son función periódica de su número atómico y no de su peso
atómico. Esto es lo que se conoce en la actualidad como la Ley
Periódica, que establece:
las propiedades de los elementos químicos y sus
compuestos dependen de la estructura del átomo y
varían sistemáticamente con el número atómico de
los elementos.
Tabla Periódica Actual
Los elementos están colocados por orden creciente de su número atómico
(Z), dando origen a columnas verticales y filas horizontales
Se denominan
GRUPOS
PERÍODOS
a las columnas de la tabla
a las filas de la tabla
La utilidad del sistema periódico reside en que los elementos de
un mismo grupo poseen propiedades químicas similares
El conjunto de elementos que ocupan una
línea horizontal se denomina PERÍODO.
En un período el número de protones o número atómico de los elementos
aumenta de uno en uno; lo mismo ocurre con el número de electrones. Los
períodos se indican con números arábigos, del 1 al 7.
Los PERÍODOS están formados por un conjunto de elementos que
teniendo propiedades químicas diferentes, mantienen en común el
presentar igual número de niveles de energía con electrones,
correspondiendo el número de PERIODO al total de niveles o capas.
Las columnas verticales reciben el nombre de GRUPOS. Están
ordenados en grupos A y B. Los GRUPOS se indican con
números romanos.
Grupos A
ELEMENTOS
REPRESENTATIVOS
IA - Metales alcalinos
IIA - Metales alcalinotérreos
IIIA - Térreos
IVA - Carbonoides
VA - Nitrogenoides
VIA - Calcógenos
VIIA - Halógenos
VIIIA- Gases Nobles
Grupos B
ELEMENTOS DE TRANSICIÓN
Elementos de transición
propiamente dichos.
Elementos de transición interna
(Lantánidos o tierras raras y
Actinidos)
La clasificación periódica moderna
utiliza para los grupos numeración
arábiga correlativa desde 1 a 18.
GRUPOS (o FAMILIAS)
Los elementos de un mismo grupo, tienen propiedades químicas semejantes,
ya que tienen el mismo número de electrones en su capa de valencia (última
capa electrónica) y están distribuidos en orbitales del mismo tipo
Por ejemplo, los elementos del grupo 17:
Configuración electrónica
Elemento
Flúor
1s2 2s2 2p5
Cloro
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Bromo
Yodo
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
Configuración
más externa
ns2 np5
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p5
Estos hechos sugieren que las propiedades químicas de un
elemento están relacionadas con la configuración electrónica de
su capa de valencia
3.- Metales de transición
Están situados en la parte central del sistema periódico, son los elementos de los
grupos B, cuya principal característica es que tienen el subnivel d parcialmente
ocupado. Presentan una configuración electrónica externa ns (n-1)d.
Ejemplo:
Sc; Z=21 = [ Ar] 4s2 3d1
4.- Metales de transición interna (Lantánidos y Actínidos
Estos elementos presentan el subnivel f parcialmente ocupado y su configuración
electrónica externa es del tipo ns (n-2)f.
Lantánidos (números atómicos desde 58 al 71), se está ocupando el subnivel 4f.
Actínidos (números atómicos desde 90 al 103) se está ocupando el subnivel 5f.
Propiedades periódicas principales.
Son aquellas que varían con regularidad a lo largo de los grupos y periodos.
La razón de su regularidad reside en la configuración electrónica y en el número atómico del
elemento. La carga nuclear efectiva sobre el electrón más externo facilita el estudio de estas
propiedades.
La carga nuclear efectiva (Z*) es la carga real que mantiene unido a un electrón al núcleo.
Depende de:
- Carga nuclear (Z)
- Efecto pantalla (apantallamiento) (a) de e- interiores o repulsión electrónica.
Ambos efectos son contrapuestos:
A mayor Z mayor Z*.
A mayor apantallamiento menor Z*.
Por lo tanto la carga nuclear efectiva es igual a la carga nuclear menos el efecto de pantalla.
Z*  Z  a
Las propiedades periódicas más importantes son: Radio atómico e iónico. Potencial de
ionización. Afinidad electrónica. Electronegatividad. Carácter metálico y no metálico.
Tamaño Atómico
El tamaño atómico aumenta en un grupo de arriba hacia abajo por aumento del
número cuántico principal, pues existen más niveles de energía. En un período
aumenta de derecha a izquierda por disminución de la carga nuclear efectiva. Al
avanzar en un período el número de electrones interiores permanece constante
(efecto de pantalla) y se añaden electrones a la misma capa, sin embargo la
carga nuclear aumenta, en consecuencia, aumenta la atracción del núcleo por
los electrones externos por lo tanto el tamaño del átomo es menor.
Aumento del radio a lo largo de un
grupo y un período.
Radio iónico
Es el radio que tiene un átomo que ha perdido o ganado electrones, adquiriendo la
estructura electrónica del gas noble más cercano.
El catión siempre es más pequeño que el átomo del cual se forma ya que al
perder electrones de la capa más externa, los que quedan son atraídos por la
carga positiva del núcleo con más fuerza. Un ión negativo se forma cuando el
átomo gana electrones. El anión siempre es más grande que el átomo neutro del
cual se forma por la disminución de la carga nuclear efectiva (mayor
apantallamiento o repulsión electrónica).
Potencial de ionización o Energía de ionización
La energía de ionización (EI) es la energía mínima (kJ/mol) necesaria para quitar un
electrón a un mol de átomos neutros al estado gaseoso y transformarlos en iónes
positivo.
X (g) + EI →
X+ (g) + 1 e-
Se habla de primera EI cuando se extrae el primer electrón, segunda cuando se
extrae el segundo electrón, etc.
Lógicamente es mayor en los no-metales que en los metales y en los gases nobles
es mucho mayor aún.
En un grupo aumenta de abajo hacia arriba y en un período de izquierda a derecha
por aumento de la carga nuclear efectiva y disminución del radio.
Afinidad electrónica
Es la energía requerida para arrancarle un electrón a un
mol de iones negativos al estado gaseoso y transformarlos en
un mol de átomos neutros.
X- (g) + AE → X (g) + 1e-
En un grupo aumenta de abajo
hacia arriba y en un período de
izquierda a derecha por aumento
de la carga nuclear efectiva y
disminución del radio.
Aumento de la Afinidad electrónica
a lo largo de un grupo y un período
Electronegatividad
Mide la tendencia de un átomo a atraer los electrones de un enlace en compuestos
ya formados. Es mayor en los no–metales que en los metales. Pauling, estableció
una escala de electronegatividades, asignando al flúor, que es el elemento más
electronegativo, un valor de 4,0 y el Francio (Fr) el menos un valor de 0,7.
Aumento de la electronegatividad a lo
largo de un grupo y un período
Carácter Metálico
Según el carácter metálico podemos considerar a los elementos como:
1.- Metales: son los elementos que se encuentran a la izquierda de los
semimetales, incluyendo los lantánidos y los actínidos.
2.- No-Metales: Se encuentran a la derecha de los semimetales.
3.- Semimetales o metaloides: algunos de los elementos que se
encuentran inmediatamente por encima y por debajo de la escalera
que comienza en el Boro y termina en el Astato.
CARÁCTER METÁLICO.
Según el carácter metálico podemos considerar los elementos como:
Metales:
• Pierden fácilmente electrones para formar cationes
• Bajas energías de ionización
• Bajas afinidades electrónicas
• Bajas electronegatividades
• Forman compuestos con los no metales, pero no con los metales
No Metales:
• Ganan fácilmente electrones para formar aniones
• Elevadas energías de ionización
• Elevadas afinidades electrónicas
• Elevadas electronegatividades
• Forman compuestos con los metales, y otros con los no metales
Semimetales o metaloides:
• Poseen propiedades intermedias entre los metales y los no metales (Si, Ge)
Algunas propiedades físicas de metales y no-metales
METALES
NO METALES
1.- La elevada conductividad eléctrica
disminuye al aumentar la temperatura
1.- Mala conductividad eléctrica (excepto el
carbono en forma de grafito)
2.- Alta conductividad térmica
2.- Buenos aislantes térmicos (excepto el
carbono en forma de diamante)
3.- Gris metálico o brillo plateado*
3.- Sin brillo metálico
4.- Casi todos son sólidos**
4.- Sólidos, líquidos y gases
5 Maleables (pueden laminarse para formar
placas)
5.- Quebradizos en estado sólido
6.- Dúctiles (pueden formar alambres)
6.- No dúctiles
7.- El estado sólido se caracteriza por enlaces
metálicos
7.- Moléculas con enlace covalente.
*Excepto el cobre y oro
** Excepto mercurio, cesio y galio se funden
fácilmente
Algunas propiedades químicas de metales y no-metales
METALES
NO METALES
1.- Las capa externa contiene pocos
electrones, por lo general 3 o menos.
1.- La capa externa contiene cuatro o más
electrones*
2.- Energías de ionización bajas
2.- Energías de ionización altas
3.- Afinidades electrónicas ligeramente
negativas o positivas
3.- Afinidades electrónicas muy negativas
4.- Electronegatividades bajas
4.- Electronegatividades altas
5.- Forman cationes perdiendo electrones
5.- Forman aniones ganando electrones
6.- Forma compuestos iónicos con los nometales y covalentes con algunos no-metales
6.- Forman compuestos iónicos
metales** y compuestos moleculares
* Excepto el Hidrógeno
** Excepto los gases nobles
con
Presencia de los elementos en la naturaleza
Aún cuando hay un total de 92 elementos que se encuentran de manera
natural, sólo ocho de ellos abundan en las rocas que forman la capa externa de
la tierra; la corteza. Juntos, estos ocho elementos, representan el 98.5% de la
corteza terrestre.
Los ocho elementos más abundantes en la Corteza terrestre son (por masa):
46.6% Oxígeno (O)
27.7% Silicio (Si)
8.1% Aluminio (Al)
5.0% Hierro (Fe)
3.6% Calcio (Ca)
2.8% Sodio (Na)
2.6% Potasio (K)
2.1% Magnesio (Mg)
La Ley Periódica