Download Los Elementos y la Tabla Periódica

Los Elementos y la
Tabla Periódica
El estudio
t di d
de llos elementos
l
t
„
Los elementos son las unidades
básicas de las que está compuesta la
materia . Son sustancias primarias
que forman la materia.
…
No se pueden romper en sustancias
más simples.
… Existen diferentes tipos de elementos .
„
„
Hasta la fecha se han identificado 115
elementos diferentes de los cuales 90
se encuentran en forma natural y el
resto se obtuvieron por procesos
nucleares.
El 90% del cuerpo humano está
compuesto únicamente por tres
elementos:
l
t
carbono,
b
hid
hidrógeno
ó
y
oxígeno.
Alótropos
Alotropía
Es la capacidad de un mismo elemento químico de
formar sustancias simples con características físicas
diferentes.
Oxígeno O2
O
Ozono
O3
ALÓTROPOS
Son formas del mismo elemento en el
mismo estado físico que presentan
estructuras y propiedades diferentes.
El grafito está formado únicamente por átomos
de carbono
„
El diamante está formado
únicamente
ú
i
t por át
átomos
de carbono pero
„
tiene otra estructura
cristalina diferente: es otra
forma alotrópica:
Alótropos
Carbono Grafito (Cn)
Carbono Diamante (Cn)
Carbono Fulereno (C60)
Al t í
Alotropía
… Distintas
estructuras cristalinas proporcionan
distintas propiedades.
… El
grafito es uno de los materiales más
blandos, es opaco, es un buen lubricante en
estado
t d sólido
ólid y conduce
d
bi la
bien
l electricidad.
l t i id d
… El
diamante es el material más duro que
existe, es transparente, muy abrasivo y un
buen aislante eléctrico.
C b
Carbono
grafito
fit y di
diamante
t
Son dos sustancias simples distintas
formadas p
por el mismo (y único elemento))
„ Sólo átomos de Carbono
„ Son alótropos entre sí
„
Fósforo
Tiene ttres alótropos
Ti
lót
sólidos:
ólid
Blanco, arde en contacto con el
aire.
i
Rojo, menos reactivo, se forma cuando
ell blanco
bl
se calienta
li t en ausencia
i d
de
aire. Se usa en las cajas de fósforos.
N
Negro,
se produce
d
cuando
d llos otros
t
dos se calientan bajo gran presión.
.
Fósforo blanco
Fósforo negro
Alótropos
Fósforo Blanco (Pn)
Fósforo Rojo (P4)
Azufre Rómbico (S8) Azufre monoclínico (S8)
Ozono
Segundo alótropo del oxígeno: O3. Líquido en
determinadas concentraciones peligroso
p g
violentamente explosivo.
Poderoso oxidante
L ttabla
La
bl periódica
iódi
Los elementos se organizan en la Tabla
Periódica y periódicamente aparecen
propiedades similares entre ellos y eso
por supuesto no es casualidad.
„ La tabla periódica la forman 115
elementos siendo la mayoría metales (93)
y en menor número no metales (16)
( )y
gases monoatómicos (nobles o inertes) (6)
„ Las p
propiedades
p
de metales , no metales
y gases inertes son distintas.
„
nitrogeno
oro
helio
plata
cloro
l
mercurio
oxigeno
hydrogeno
sodio
tungsteno
aluminio
carbono
b
La tabla p
periódica y su creador:
Dmitri Mendeleev (1869)
Sí b l Q
Símbolos
Químicos
í i
„
„
Abreviatura de una o dos letras que se le asigna a cada
elemento.
¿Cómo se representan los elementos químicos?:
…
Los elementos se representan mediante símbolos de una o dos
letras, y únicamente la primera letra se escribe en mayúscula.
… Estas abreviaturas se forman con la inicial en mayúscula del
nombre griego o latino, seguida por una minúscula cuando es
necesario diferenciarlo de otro con la misma inicial. Ejemplo: el
símbolo del carbono es C; el del cobre Cu; el del cobalto Co; el
del calcio Ca.
C Existen elementos que no coinciden con su
nombre, ya que derivan del griego o latín, tal es el caso del
hierro cuyo símbolo es Fe(ferrum); sodio Na(natrium); azufre
S(sulphur) fósforo P(phosphor)
S(sulphur),
P(phosphor), etc.
etc
Sí b l Q
Símbolos
Químicos
í i
„
Los nombres con que se designan los distintos
elementos se deben a diversas razones, tales como:
…
Algunas propiedades:
Al
i d d
b
bromo ((mall olor),
l ) cloro
l
((verde
d claro),
l ) b
bario
i
(pesado), cromo (colorado), hidrógeno (engendra agua), etc.
… Nombre del país de origen o donde se descubrió: Germanio:
Alemania Galio:
Alemania;
Galio Francia
Francia; Magnesio
Magnesio: región del Asia Menor
Menor;
Californio: California; Europio: Europa; Americio: América, etc.
… Dedicados a astros: Teluro : Tierra; Helio: Sol; Uranio: Urano,
etc.
etc
… Homenaje a investigadores: Curio: Curie; Einstenio: Einstein;
Fermio: Fermi; Nobelio: Nobel; etc
Abundancia de los elementos en la
corteza terrestre
Abundancia de los elementos en la
corteza terrestre comparada con el cuerpo
humano
Ejemplos
j p
de Elementos esenciales
para la Salud
Oxígeno – O, se encuentra en agua,
carbohidratos,, grasas
g
y proteínas
p
„ Carbono – C, carbohidratos, grasas y
proteínas
„ Calcio – Ca, huesos y dientes
„ Azufre
A f – S,
S algunos
l
aminoácidos
i á id
„
Ejercicios
„
Escribir el símbolo
de los siguientes
elementos:
„
Escribir el nombre
de los elementos
para cada símbolo:
… Oxígeno
… He
… Cloro
…P
… Azufre
… Na
… Aluminio
… Mg
… Estaño
… Ca
… Neón
… Br
… Oro
… Cd
… Hidrógeno
…S
T bl P
Tabla
Periódica
iódi
„
„
„
„
Es el arreglo de todos los
elementos que existen.
Dmitri Mendeleev (siglo XIX),
ordenó todos los elementos en
orden ascendente de masa
atómica (hoy se ordenan por
n° atómico),
n
atómico) formando grupos
o familias cuyos elementos
poseen propiedades similares.
Grupos – columnas verticales
Períodos – filas horizontales
T bl P
Tabla
Periódica
iódi
„
„
„
La T.P. actual está ordenada por orden creciente de sus
números atómicos (Z). La importancia de esto se
estudiará más adelante.
Las propiedades de los elementos es función periódica
de sus números atómicos (Z).
L T
La
T.P.
P se divide
di id en metales
t l a lla iizquierda,
i d y no metales
t l
a la derecha. La división entre ambos está determinada
por una línea gruesa quebrada. Los elementos ubicados
a ambos
b llados
d titienen propiedades
i d d iintermedias
t
di entre
t
metales y no metales (metaloides).
Tabla Periódica : Períodos
Las líneas horizontales de la tabla, recorridas de
izquierda a derecha, representan los períodos.
„ Estos son 7 y representan los niveles de energía de los átomos
donde se ubican los e- en los átomos.
„
„
K = 1er.
1
P
Período
í d comprende
d 2 elementos:
l
t
H(1) y ell He(2)
H (2)
„
L = 2do.
"
"
8
"
del Li(3) al Ne(10)
„
M = 3er.
"
"
8
"
del Na(11) al Ar(18)
„
N = 4to.
"
"
18
"
del K(19) al Kr(36)
„
O = 5to.
"
"
18
"
del Rb(37) al Xe(54)
„
P = 6to.
"
"
32
"
del Cs(55) al Rn(86)
„
Q = 7mo.
"
"
?
"
del Fr(87) y es incompleto.
Tabla Periódica : Clasificación de
los elementos
Los elementos de la tabla periódica
pueden clasificarse de acuerdo a distintos
criterios en:
„ Elementos representativos Grupos A (l al
Vlll A) y elementos de transición
„ Grupos o Familias
„ Metales , no-metales y gases inertes
„
T bl P
Tabla
Periódica
iódi
Tabla Periódica : Grupos o
Familias
„
Ejemplo: Grupo l A – metales
alcalinos del Li al Fr tienen
propiedades
i d d parecidas:
id
… Suaves,
brillosos
… Buenos conductores de calor y
electricidad
… Puntos de fusión relativamente bajos
j
… Reaccionan vigorosamente con agua y
forman productos blancos al combinarse
con oxígeno
oxígeno.
Tabla Periódica : Grupos o
Familias
„
Grupo 2 – metales
alcalinotérreos
… Brillosos
como los del grupo 1 pero
menos reactivos
„
Grupo 7 – halógenos (F,Cl,Br,I)
„
Grupo 8 – Gases Nobles
… No
reaccionan químicamente
S t
Sustancias
i :P
Propiedades
i d d fí
físicas
i
Características que pueden ser
observadas o medidas sin afectar la
identidad de un elemento.
„ Las propiedades físicas de una sustancia
pueden incluir: forma, color, olor, sabor,
densidad dureza
densidad,
dureza, punto de fusión y punto
de ebullición.
„
P i d d fí
Propiedades
físicas
i
d
de llos metales
t l
„
Propiedades de
metales:
… Conducen
calor y
electricidad
… Brillosos
… Maleables
… Dúctiles
… El carácter metálico
aumenta hacia la
izquierda en la tabla
El
Elementos:
t
Metales
M t l
„
Sólidos de alto punto de fusión
El
Elementos:
t
Hi
Hierro
((metal)
t l)
„
Pf = 1528ºC
El
Elementos:
t
S iM t l
Semi-Metales
„
Exhiben las
propiedades de los
metales pero en
menor grado. (B,Si,
Ge As Sb,
Ge,As,
Sb Te)
El
Elementos:
t
N M t l
No-Metales
„
No exhiben las
propiedades de los
metales, están a la
derecha en la tabla
periódica
El
Elementos:
t
G fit (no-metal)
Grafito
(
t l)
„
Punto de fusión ≈ 4000°C
El
Elementos:
t
Di
Diamante
t ((no-metal)
t l)
„
pf ≈ 4000°C (Cotton dice que es el
y conocido...).
)
mayor
El
Elementos:
t
A f (no-metal)
Azufre
(
t l)
„
pf ≈ 120°C
Elementos: Hidrógeno,
g
, Oxígeno,
g
, Cloro,,
Nitrógeno y Flúor (no-metales)
Elementos: Algunas propiedades
físicas de metales y no metales
„
Metales:
„
No metales:
„
La elevada conductividad
eléctrica, disminuye al
aumentar la temperatura
Alta conductividad térmica.
Gris metálico o brillo
metálico.
Casi todos son sólidos
(excepto el Hg)
Maleables (pueden
l i
laminarse)
)
Dúctiles (se pueden
formar alambres)
„
Mala conductividad
eléctrica (Excepto el C en
forma de grafito)
Buenos aislantes térmicos.
Sin brillo metálico
metálico.
Sólidos, líquidos o gases
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Quebradizos en estado
sólido
No dúctiles
Grupo 1A
METALES ALCALINOS
Todos reaccionan con el
agua para formar
soluciones alcalinas
alcalinas.
Se oxidan de inmediato en
contacto con el aire, se
guardan bajo un líquido
orgánico.
Suaves, buenos
conductores de calor y
electricidad,, muyy
reactivos.
Litio
3
Li
(He) 2s1
Sodio
11
Na
(Ne) 3s1
Potasio
19
K
(Ar) 4s1
Rubidio
37
Rb
(Kr) 5s1
Cesio
55
C
Cs
(Xe) 6s1
Francio
87
Fr
(Rn) 7s1
Litio
Se encuentra en rocas, suelo y agua.
El más liviano
li iano y menos reacti
reactivo
o de los
metales alcalinos. Poco probable que sus
compuestos
t se disuelvan
di
l
en agua.
Sodio y Potasio
Son los más abundantes.
Iones más Importantes
p
para la vida.
Rubidio
Cesio
Francio
Poca abundancia y uso comercial.
Grupo 2A
Metales Alcalinotérreos
Al reaccionar con oxígeno
forman óxidos (tierras)
que cuando reaccionan
con agua forman
soluciones alcalinas.
Son sólidos brillantes,
brillantes
más duros y menos
reactivos que los
metales alcalinos
alcalinos.
Al exponerse al aire
forman una delgada
capa de óxido.
La mayor parte de sus
p
no son
compuestos
solubles en agua.
Berilio
4
B
Be
(He) 2s2
Magnesio
12
Mg
(Ne) 3s2
Calcio
20
Ca
(Ar) 4s2
Estroncio
38
Sr
(Kr) 5s2
Bario
56
Ba
(Xe) 6s2
Radio
88
Ra
(Rn) 7s2
Berilio
Metal
M
t l alcalinotérreo
l li té
más
á liliviano,
i
all parecer
no reacciona con agua.
Se encuentra en la naturaleza combinado
con aluminio, oxígeno y silicio en un
mineral llamado “berilio”.
Ca c o
Calcio
Muy abundante en
la naturaleza
naturaleza.
Elemento esencial
para la vida
vida.
Tiene la propiedad
d reaccionar
de
i
vigorosamente con
ell agua a
temperatura
ambiente.
bi t
Magnesio
Muy abundante.
Reacciona en agua
caliente.
Aleaciones con
aluminio y zinc.
Es vital para la
fotosíntesis en las
plantas y para el
metabolismo y
funcionamiento de
músculos
ú
l en llos
animales.
E t
Estroncio,
i B
Bario
i yR
Radio
di
Aluminio
Es el tercer elemento más abundante en la
corteza
co
e a terrestre,
e es e, y e
el metal
e a más
ás
abundante de todos.
Grupo 4A
Familia del Carbono
El carbono es un no metal y no
es representativo para el
grupo.
El silicio
ili i y germanio
i son semii
metales o metaloides.
El estaño y plomo son metales.
Carbono
6
C
(He) 2s22p2
Silicio
14
Si
(Ne) 3s23p2
Germanio
32
Ge
(Ar) 4s23d104p2
Estaño
50
Sn
(Kr) 5s23d105p2
Plomo
82
Pb
2
(Xe) 6s 4f145d106p2
Carbono
La mayoría de las sustancias que participan en el
funcionamiento de las células contienen
carbono.
carbono
Los compuestos inorgánicos del carbono
((carbonatos,, cianuros,, carburos,, sulfuros y
óxidos de carbono) son llamados MINERALES.
¿Sabías que ...…
Un mineral es un elemento o compuesto inorgánico que
se encuentra
t en la
l naturaleza
t l
en forma
f
de
d cristales
i t l
sólidos ?
Sili i
Silicio
Segundo elemento más
abundante en la corteza
terrestre. Generalmente
se halla
h ll combinado
bi d con
oxígeno en forma de
dióxido de silicio.
Son muy similares,
pero el plomo es
TÓXICO.
El estaño es muy
suave.
El bronce es una
aleación
l
ió d
de estaño
ñ y
cobre.
Plomo y Estaño
El peltre es una
aleación
a
eac ó de p
plomo
o oy
estaño.
Nitrógeno
7
N
(He) 2s22p3
Fósforo
15
P
(Ne) 3s23p3
Arsénico
33
As
(Ar) 4s23d104p3
Antimonio
51
Sb
(Kr) 5s23d105p3
Bismuto
83
Bi
2
(Xe) 6s 4f145d106p3
Grupo 5A
Familia del Nitrógeno
Toda la familia tiene
propiedades físicas y
químicas muy variadas.
El fósforo tiene 3 alótropos
sólidos.
El bismuto y el antimonio se
expanden cuando cambian
de líquido a sólido.
Nit ó
Nitrógeno
Gas incoloro, inodoro y
poco reactivo que se
encuentra constituyendo
casi el 78% de la
atmósfera.
Forma algunos de los
compuestos más
explosivos.
F
Forma
la
l proteínas
t í
y otros
t
compuestos orgánicos
esenciales.
Fósforo
Ti
Tiene
tres alótropos
ló
sólidos:
ólid
Blanco, arde en contacto con el aire.
Rojo, menos reactivo, se forma cuando el
blanco se calienta en ausencia de aire. Se
usa en las cajas de fósforos
fósforos.
Negro, se produce cuando los otros dos
se calientan bajo gran presión
presión.
El fósforo se utiliza para producir Ácido fosfórico y
es esencial para el crecimiento de las plantas
plantas,
por lo que se aplican fosfatos a los fertilizantes.
Grupo 6A
Familia del Oxígeno
Oxígeno
8
O
(He) 2s22p4
Azufre
S
16
(Ne) 3s23p4
Selenio
34
Se
(Ar) 4s23d104p4
Telurio
52
Te
(Kr) 5s23d105p4
Polonio
84
Po
(Xe) 6s24f145d106p4
Oxígeno
Tiene dos alótropos:
Ozono (O3): gas incoloro,
incoloro de olor irritante
irritante,
se descompone en presencia de calor o
radiación ultravioleta y puede irritar los
ojos, lesionar los pulmones y afectar el
crecimiento de las plantas
plantas.
Oxígeno (O2): gas incoloro e inodoro que
constituye el 21% de la atmósfera
atmósfera,
esencial para la producción de energía y
la vida
vida.
Es el elemento más abundante en la corteza
Terrestre combinado en compuestos con
silicatos y carbonatos.
El oxígeno se combina con hidrógeno y
forma dos compuestos, agua y peróxido de
hid ó
hidrógeno.
Con el carbono también forma dos óxidos,
el dióxido de carbono y el monóxido de
carbono.
carbono
A f
Azufre
Puede encontrarse libre en
depósitos subterráneos o
combinado con mercurio
o plomo.
p
Tiene diez alótropos.
Cuando se q
quema en el aire reacciona
con oxígeno y forma dióxido de
azufre, éste se utiliza para fabricar
ácido sulfúrico, uno de los ácidos
que caen con la lluvia ácida.
Grupo 7A
Los Halógenos
Reciben su nombre de su
capacidad de formar sales
con casi todos los metales.
Flúor
9
F
(He) 2s22p5
Cloro
Cl
(Ne) 3s23p5
Bromo
35
Br
(Ar) 4s23d104p5
Yodo
53
I
(Kr) 5s23d105p5
Astato
85
At
(Xe) 6s24f145d106p5
Flúor
Por ser el elemento
más electronegativo
reacciona con todos
l d
los
demás
á elementos,
l
a excepción del helio,
el neón y el argón.
Cloro
Cl
Es un gas verde venenoso, pero sus
compuestos tienen muchos usos
usos.
Helio
2
He
1s2
Neón
10
N
Ne
(He) 2s22p6
Argón
18
Ar
(Ne) 3s23p6
Kriptón
36
Kr
(Ar) 4s23d104p6
Grupo 8ª
Gases Nobles o Inertes
Fueron los últimos en
ser descubiertos en la
naturaleza porque son
incoloros y no
reactivos.
Xenón
54
Xe
(Kr) 5s23d105p6
Radón
86
At
(Xe) 6s24f145d106p6
En 1962, el q
químico Niel
Bartlett creó compuestos
con el Xenón y el Flúor.
H li
Helio
N ó
Neón
Es un gas incoloro,
incoloro que a baja
presión cuando recibe una
descarga eléctrica, emite una
luz roja.
Argón Kriptón y Radón
Argón,