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ELEMENTOS
Y
COMPUESTOS
Se han descubierto más de 114 elementos distintos. Y éstos,
se combinan caprichosamente para dar lugar a millones de
compuestos diferentes.
RECORDATORIO:
Composición de la materia.
•
La materia está formada por partículas denominadas
ÁTOMOS.
•
Los átomos están formados por otras partículas más
pequeñas: PROTONES, NEUTRONES Y
ELECTRONES.
•
Los átomos, si se combinan ó no, pueden dar lugar a
dos tipos de sustancias:


ELEMENTOS QUÍMICOS.
COMPUESTOS QUÍMICOS
INTRODUCCIÓN
•
Hoy en día se conocen 114 elementos químicos, pero se siguen
descubriendo más.
•
El número de compuestos que existen es muy superior: ¡supera
los diez millones!
•
De los 114 elementos, 88 son naturales, el resto son ARTIFICIALES
(obtenidos en el laboratorio, mediante reacciones nucleares).
•
Algunos son muy abundantes en la corteza terrestre, pero apenas
aparecen en los seres vivos.
•
Muchos de los elementos son imprescindibles en los seres vivos son
los llamados BIOELEMENTOS Y OLIGOELEMENTOS.
DESCUBRIMIENTO DE LOS ELEMENTOS
LECTURA:
“Si en la Antigüedad fueron conocidos siete elementos metálicos (oro, plata,
hierro, cobre, estaño, plomo y mercurio) y dos no metales (carbono y
azufre); el esfuerzo de la alquimia medieval sumó el conocimiento de
otros cinco (arsénico, antimonio, bismuto, zinc y fósforo), y el siglo
XVIII, con el estudio de los gases, dejó como fruto el descubrimiento de
cuatro nuevos elementos (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y cloro), mientras
el análisis de minerales aportaba la identificación de nueve metales
(cobalto, platino, níquel, manganeso, tungsteno, molibdeno, uranio,
titanio y plomo), en total, a las puertas del siglo XIX eran conocidos 27
elementos químicos. Hacia 1830, se conocían 55 elementos, es decir, que se
había duplicado en treinta años la cifra de elementos descubiertos en más
seis milenios de práctica humana…”
DESCUBRIMIENTO DE LOS ELEMENTOS
Los elementos químicos que se conocen hoy en día se
fueron descubriendo poco a poco a lo largo de la historia.
• En el 1700 sólo se conocían 12 elementos.
• En 1830, se habían identificado 55.
• En el siglo XIX, se descubrieron la mayoría
• En el siglo XX se completó la lista, actualmente se
conocen 114 elementos.
Representación elementos químicos:
LOS SIMBOLOS
Inicialmente, Dalton, para referirse a cada elemento
químico, definió un símbolo, que consistía en un círculo
con algún distintivo:
Hoy en día, cada elemento se identifica por 1 ó 2 letras, que
en muchas ocasiones coinciden con las iniciales del
elemento.
Ejemplo: Litio (Li), Hidrogeno (H), Helio (He), …
ACTIVIDAD
PROCEDENCIA DE LOS NOMBRES DE LOS ELEMENTOS
QUÍMICOS.
Mira la tabla periódica de los elementos y encuentra 4 elementos cuyo nombre
tenga su origen en:
1.
2.
3.
Nombre de algún científico
Nombre de una Ciudad o Lugar
Alguna característica del elemento (suelen proceder del latín, griego o
alguna otra lengua)
Además, investiga que nombre reciben temporalmente los elementos recién
descubiertos.
¿Cómo clasificar los elementos?
Cuando empezó a aumentar el nº de elementos conocidos, el
principal reto fue clasificarlos, con el fin de facilitar el estudio y la
comprensión de las distintas propiedades.
Los criterios de clasificación han ido cambiando conforme se conocían
mas elementos.
La primera clasificación que se hizo fue distinguir entre METALES y
NO METALES.
Otros criterios usados han sido:
• Masa atómica;
• Propiedades físicas
• Volúmenes atómicos, etc…
Tabla de MENDELEIEV
• La PRIMERA TABLA de elementos químicos, la publicó
el científico Dmitri Mendeleiev, en 1870.
• Ésta tabla es muy similar a la actual.
• Ordenó los elementos por su masa atómica y los
agrupó por sus propiedades.
• La llamó TABLA PERIÓDICA de los elementos, pues las
propiedades de los elementos se repetían cada cierto
número de ellos. (ej. afinidad para combinarse con elementos similares)
Mendeleiev y el Premio Nobel
Mendeleiev casi se lleva el Premio
Nobel, en 1906, pues predijo
la existencia de nuevos
elementos químicos no
conocidos en su época.
Curiosamente dejo huecos en su
tabla que se rellenarían con
elementos descubiertos
posteriormente.
• Son malos conductores del calor y de la electricidad.
• A temperatura ambiente pueden ser sólidos, líquidos o
gases.
• La mayoría de los sólidos son blandos.
• La temperatura de fusión para la mayoría de los sólidos
es baja, igual que la de ebullición para los líquidos.
• Suelen captar electrones formando iones negativos.
• Se encuentran en la naturaleza como átomos aislados.
• Son gases a temperatura ambiente.
• Desde el punto de vista químico son muy estables:
no forman compuestos. No ganan ni pierden
electrones; es decir, no forman iones.
• Sus aplicaciones están relacionadas con su estabilidad
química.
Aluminio
Cobre
Estaño
Bromo
Flúor
NO
METALES
Representan casi el 75 % de todos los elementos.
Tienen brillo metálico.
Conducen bien el calor y la electricidad.
Son dúctiles y maleables.
Excepto el mercurio, que es líquido, son sólidos a
temperatura ambiente y funden a alta temperatura.
• Tienden a perder electrones y formar iones positivos.
Oro
•
•
•
•
•
GASES
NOBLES
METALES
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS
Azufre
Iodo
EJERCICIOS
1.
¿Cuales de los siguientes elementos crees que son metálicos y
cuales no metálicos? Justifica tu respuesta.
a)
El elemento 1 es un sólido de color oscuro que se sublima,
es frágil y no conduce la corriente eléctrica.
b) El elemento 2 es un sólido muy denso y de coor oscuro cuyo
punto de fusión es muy elevado
c) El elemento 3 es un líquido brillante y opaco que conduce la
corriente eléctrica.
d) El elemento 4 es un gas amarillento.
2.
Dibuja la tabla (18 grupos y 7 periodos) y delimita con una raya
divisoria y coloreando de distinto color, las 3 grandes categorías de
elementos (METALES, NO METALES Y GASES NOBLES)
LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Alcalinos
Alcalinotérreos
Número
atómico
Masa
atómica
(U)
Símbolo
Nombre
Metales de
transición
Anfígenos
Halógenos
Gases
nobles
Lantánidos
Actínidos
Metales
No
metales
Gases
nobles
LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
• En la actualidad los elementos se clasifican en
una tabla o sistema periódico.
• Los elementos se ordenan por filas, de izda. a
dcha. y de arriba abajo en orden creciente de
Número Atómico.(*)
Ej. 1H, 2He, 3Li, 4Be, 5B, …
(*) esto es, su nº protones, lo que determina el comportamiento químico del elemento
CURIOSIDADES ELEMENTOS TABLA PERIODICA http://ciencianet.com/tabla.html
LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
• Los elementos de la tabla periódica
están organizados por:
▫ GRUPOS: Son las columnas de la tabla.
Hay 18. Los elementos de un grupo
tienen propiedades químicas
similares. Pues todos poseen el mismo
nº de electrones en la última capa.
▫ PERIODOS: Son las filas de la tabla.
Hay 7. Los elementos de un periodo
tienen el mismo nº de capas electrónicas.
LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
• Inconvenientes de la tabla periódica actual:
▫ El HIDROGENO no ocupa un lugar adecuado
en la tabla.(*)
▫ Los elementos con Z del 58 al 71 y del 90 al
103 no están situados dentro de la tabla (**)
(*) sus propiedades no se parecen a las de ninguno de los elementos de los distintos
grupos. Está situado en el grupo 1 por tener sólo 1 electrón. Es un NO METAL
(**)con el objeto de no extender demasiado la tabla.
EJERCICIOS
Dibuja la tabla identificando:
a) Los 18 grupos y 7 periodos,
b) las 3 grandes categorías de elementos
(METALES, NO METALES Y GASES
NOBLES), (usa para ello una raya divisoria y
pintura de distinto color para cada grupo)
Solución:
http://www.guatequimica.com/tutoriales/atomo/Introduccion_a_la_Tabla_Periodica.htm
Actividad
Elige 4 elementos de la tabla periódica y anota
alguna curiosidad sobre cada uno de ellos.
NOTA: Visita la siguiente web para ayudarte en tu tarea:
CURIOSIDADES ELEMENTOS TABLA PERIODICA:
http://ciencianet.com/tabla.html
COMO SE AGRUPAN LOS ELEMENTOS:
ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y CRISTALES
Cualquier sustancia, si pudiésemos observarla por dentro,
sus átomos podríamos encontrarlos:
▫ AISLADOS, esto es, sin combinarse o unirse a otros.
ó
▫ ENLAZADOS UNOS CON OTROS, formando:
 Moléculas
ó
 Cristales
ÁTOMOS AISLADOS
• NO combinados con otros.
• Se presentan así únicamente los elementos de LOS
GASES NOBLES.
Átomo de Helio: He
Átomo de Neón: Ne
Átomo de Argón: Ar
Átomo de Kriptón: Kr
Átomo de Xenón: Xe
Átomo de Radón: Rn
• Se caracterizan por ser MUY ESTABLES.
• FÍJATE ¡de los 114 elementos conocidos SÓLO 6 NO SE
COMBINAN!
La mayoría de los átomos se combinan ó
enlazan. ¿PORQUÉ?
• La razón está en:
Regla del Octeto:
Para ganar estabilidad los átomos tienden a
adquirir 8 electrones en su última capa.
Exceptuando los Gases Nobles, que tienen 8 electrones en la última
capa (*), todos los demás elementos LE SOBRAN O LE FALTAN een su última capa.
(*) salvo el Helio, que tiene solo 2 electrones.
La mayoría de los átomos se combinan.
¿PORQUÉ?
Así que, para ganar esos electrones que le faltan, o perder
los que le sobran, los átomos tienden a UNIRSE A
OTROS ÁTOMOS y con ellos :
 COMPARTIR electrones
ó
 CEDER / GANAR electrones (formando Iones)
En ambos casos SE CREAN ENLACES entre los
átomos.
(*) El enlace químico es una fuerza de tipo electrostático que mantiene unidos a los átomos
.
ENLACES
Los enlaces entre los átomos dan lugar a:
•
Moléculas
Nº pequeño
(definido) de átomos.
ó
•
Cristales (*)
Nº muy grande de
átomos.
Forman una red
(estructura
tridimensional
repetitiva en el espacio
MOLÉCULAS
2 ó más átomos UNIDOS, pertenecientes al
mismo o distinto elemento químico.
MOLECULAS DE ELEMENTOS
Formados por Átomos del
mismo elemento.
Ej. Molécula H2
MOLÉCULAS DE COMPUESTOS
Formados por Átomos de
elementos distintos.
Ej. Molécula HF
CRISTALES
Un GRAN NÚMERO de átomos ENLAZADOS,
formando una RED en el espacio.
CRISTALES DE ELEMENTOS
Formados por átomos iguales.
Ej. Níquel metal (Ni)
CRISTALES DE COMPUESTOS
Formados por átomos distintos.
Ej. Cloruro de potasio (KCl)
ENLACES
Tres son los tipos de enlaces que permiten unirse a los
átomos:
•
•
•
IÓNICO
COVALENTE
METÁLICO
Enlace IÓNICO
•
Se forma entre UN METAL y UN NO METAL.
•
El metal tiene tendencia a perder (“CEDER”) electrones
y forma CATIONES. El no metal tienen tendencia a
“GANAR” esos electrones y forma ANIONES. Se forma
una RED DE CATIONES Y ANIONES.
•
Estos iones al tener cargas opuestas, se atraen y forman
ENLACES IÓNICOS.
•
Dan lugar pues a UN CRISTAL.
OBSERVACIÓN:
Todos los cristales SON SÓLIDOS a Tª ambiente.
Enlace COVALENTE
•
Se forma entre un NO METAL con otro/s NO METAL.
•
Ambos no metales tienen tendencia a GANAR electrones.
Así que para resolverlo ponen en común parte de los
electrones , es decir, lo que hacen es COMPARTIR éstos.
•
Este tipo de unión o enlace, origina:
• MOLÉCULAS (sustancias moleculares)
Ej. H2, O2, N2, Cl2, F2, Br2, H2O, NH3, HF,…
• CRISTALES. Se forma una RED DE ÁTOMOS.
Ej. C (Diamante), SiO2 (Cuarzo), …
Enlace COVALENTE
EJEMPLO: Cristal de CARBONO
•
Un átomo de C (Z=6) tiene 4
electrones en su última capa. Así
pues, le faltan otros 4 electrones
para llenar la última capa. Los
consigue COMPARTIENDO uno con
otros 4 átomos de C.
•
Dependiendo de cómo estén
dispuestos estos átomos en la red nos
encontramos con: DIAMANTE o bien
GRAFITO.
Enlace METÁLICO
•
Se forma entre los átomos de los elementos que son
METAL.
•
Los metales tienen pocos electrones en su última capa,
tienden a perder o CEDER éstos. Forman así CATIONES.
•
Los cationes se repelen entre sí, pero se distribuyen de
modo que los electrones “perdidos”, no pertenecen en
concreto a ninguno de ellos en particular. Es decir, se
forma una RED DE CATIONES que comparte una NUBE
DE ELECTRONES.
•
Ej. Na (Sodio)
CANTIDAD DE SUSTANCIA
En Química, cuando manejamos sustancias, para
referirnos a cantidades de éstas, NO resulta útil el “kg”.
Tampoco resulta cómodo usar nº de átomos o de
moléculas, pues cualquier cantidad de sustancia, por
pequeña que sea, contiene miles de millones de éstos.
Es por ello que se usa “el mol”, un múltiplo de “u”.
Recordar: 1 u = 1,66. 10-27 kg
El mol es la unidad de la magnitud cantidad de sustancia
en el S.I. (ej. 1 mol de Fe; 1 mol de H2; 1 mol de H20,..)
Antes de definir MOL, veamos que es: Formula química,
Masa Molecular, Composición Centesimal.
FORMULA QUÍMICA
• Para representar una sustancia usamos una formula química,
que expresa la clase de átomos y el nº de átomos que lo
forman.
• Expresión general:
AnBm
donde n y m son el nº de átomos de los elementos A y B que
forman la molécula ó la proporción en la que se encuentran
los iones en un cristal. (Si “n” ó “m” vale 1, no se escribe)
• Ejemplo: NH3 , quiere decir : 1 átomo de N y 3 átomos de H.
MgF2, quiere decir : 2 iones F - por cada ión Mg+2
Representación de: Sustancias Atómicas, Sustancias
Moleculares y Cristales.
Uno de los modelos usados para representar sustancias es el de
bolas. (Átomo de un elementos químico = bola de un tamaño y color
diferentes)
La sustancia a representar puede ser: una sustancia atómica
(átomos aislados); ó molecular (átomos unidos); ó cristal (red
de átomos). Veamos:
MASA MOLECULAR
• Algunos elementos y compuestos están formados por
moléculas. La masa de una molécula se llama masa
molecular.
La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los átomos que la
forman.
• La unidad utilizada es “u” (unidad de masa atómica).
• Para calcular la masa molecular de una sustancia basta
con conocer su formula química y las masas atómicas de
todos los elementos que la forman.
MASA MOLECULAR
EJEMPLO:
1. Calcula la masa molecular del O2, sabiendo que la
masa atómica del O es 16.
m (O2) = (16 u) x 2 = 32 u
2. Calcula la masa molecular del H2O, sabiendo que la
masa atómica del O es 16, y la del H es 1.
m (H2O) = ((1 u) x 2) + (16 u) = 18 u
COMPOSICIÓN CENTESIMAL
• En un compuesto, los elementos que lo forman están en
proporción determinada. Pues bien,
La composición centesimal de un compuesto, es el porcentaje,
o tanto por ciento de masa, en el que se encuentran todos y
cada uno de los elementos que forman dicho compuesto.
• No tiene unidades, pues son porcentajes.
COMPOSICIÓN CENTESIMAL
EJEMPLO:
Caso del H2O.
% de H = (2/18) x 100 = 11,1% de H
% de O = (16/18) x 100 = 88,9% de O
EJERCICIO
Completa los
huecos del
siguiente
esquema sobre
la composición y
estructura
interna de las
sustancias.
Solución
Cantidad de sustancia: MOL
• Es…
LOS ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS
COMUNES
▫
Hidrogeno y Helio: los más abundantes del universo
▫
No metales: abundantes en la materia viva (O, C, H, N, …)
▫
Metales: los más numerosos (4/5 partes de la tabla) pero los
menos abundantes. (*)
(*) Incluso en la corteza terrestre, el oxígeno y el silicio suman un
73% aprox. El resto son metales: Al, Fe, Ca, Na, K y Mg. Y en
mucha menor proporción el resto de metales.
▫
Semimetales: los componentes de la era electrónica. Son los
situados en la frontera entre metales y no metales. (Si, Ge, As,..)
se les llama semiconductores y forman los componentes
electrónicos actuales.
EJERCICIOS
EJERCICIO:
1. ¿Cuales son los 4 elementos más abundantes en:
1. Seres vivos
2. Corteza Terrestre
3. Universo
(haz un diagrama de barras)
2. ¿Qué son los Biolementos?, ¿y los Oligoelementos?
3. Di cuales de los Bioelementos y Oligoelementos son
Metales y No metales.
Sol. EJERCICIOS
1.
Seres vivos: O (65%), C (18%), H
(9%), N (3%)
2.
3.
Corteza Terrestre : O (49%), Si ( 28%), Al (
7%), Fe (5%)
Universo: H (74%), He (24%), O ( 1%), C
(0,5%)
Sol. EJERCICIOS
Ej. 2 y 3.
Los elementos de los que están hechos los seres
vivos son los Bioelementos y los Oligoelementos.
Los “Bio” son los que están en mayor proporción. (99%)
C, H, O, N, Ca, P, Mg, S, Na, K, Cl.
Los “Oligo” son los que están en menor proporción, pero
no por ello dejan de ser imprescindibles. (0,1%)
Fe, Zn, Mn, F, I, Cu, Co.
EJERCICIOS
ELEMENTOS TABLA PERIÓDICA
Haz los ejercicios: 10 (elementos y compuestos), 13, 14 y
15.
ENLACES:
Haz los ejercicios: 23, 24 y 25.
Sol. EJERCICIOS
Ej. 13
Ej. 14
Sol. EJERCICIOS
Ej. 15
Ej. 23
Sol. EJERCICIOS
Ej. 24
Sol. EJERCICIOS
Ej. 25
EJERCICIOS
De que tipo de enlace une los átomos de los siguientes
elementos y compuestos:
a) Acido Clorhídrico (HCl)
b) Potasio (K)
c) Argón (Ar)
d) Carbono (C)
e) Dióxido de carbono (CO2)
f) Fluoruro de Magnesio (MgF2)
g) Gas oxigeno (O2)
Pista: a) y e) son liquido y gas respectivamente.
EJERCICIO
Di, de las sustancias del ejercicio anterior, que tipo de
sustancia son: Atómica, Molecular ó Cristal (*).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
H (no metal) y Cl (no metal)  E. Covalente
K (metal) y K (metal)  E. Metálico
Ar (gas noble)  NO forma enlaces: ÁTOMOS AISLADOS
C(no metal) y C(no metal)  E. Covalente
C (no metal) y O (no metal)  E. Covalente
Mg (metal) y F (no metal)  E. Iónico
O (no metal) y O (no metal)  E. Covalente
(*) Atómica: formada por átomos aislados; Molecular (formada moléculas separadas unas de otras);
Cristal (átomos/iones ordenados en una red)
Sol.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
HCl  SUSTANCIA MOLECULAR
K  CRISTAL
Ar (gas noble)  SUSTANCIA ATÓMICA
C  CRISTAL
CO2  SUSTANCIA MOLECULAR
Mg F2  CRISTAL
O2  SUSTANCIA MOLECULAR
EJERCICIO
Usa el Modelo de Bolas, para representar, mediante un
dibujo, las sustancias del ejercicio anterior.
OBSERVACIÓN: las sustancias que sean CRISTALES,
como no conocemos en que sistema cristalizan (cúbico,
hexagonal,…), simplemente dibuja los átomos
ordenados en filas y columnas contiguas atravesando
éstas por ejes para simular una RED.