TABLA PERIODICA

INTRODUCCION.

La actual tabla periódica moderna explica en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos químicos, tomando como base a su estructura atómica. Según sus propiedades químicas, los elementos se clasifican en metales y no metales.

Hay más elementos metálicos que no metálicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades físicas y químicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, así por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metálicos y no metálicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias (I, II, III, etc.) y de ese modo aprender de manera fácil y ágil fórmulas y nombres de los compuestos químicos, que es parte vital del lenguaje químico.

Es por ello que invitamos a usted a dar una lectura al presente trabajo, con el motivo que se entere de los diferentes comportamientos que tienen los elementos y compuestos químicos en procesos de laboratorio, e incluso, que suceden en la vida real.

LA TABLA PERIODICA.

La tabla periódica es el esquema de todos los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actínidos, que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio.

Los grupos o columnas verticales de la tabla periódica fueron clasificados tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las letras 'A' o 'B', en donde la 'B' se refiere a los elementos de transición. Actualmente está ganando popularidad otro sistema de clasificación, que ha sido adoptado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Este nuevo sistema enumera los grupos consecutivamente del 1 al 18 a través del sistema periódico.

Esta ley es la base de la tabla periódica y establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemática conforme aumenta el número atómico.

Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo 1 (o IA), a excepción del hidrógeno, son metales con valencia química +1; mientras que los del grupo 17 (o VIIA), exceptuando el ástato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1.

Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teoría atómica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los científicos pudieron determinar las masas atómicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroquímica durante ese periodo por parte de los químicos británicos Humphrey Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos.

En 1829 se habían descubierto los elementos suficientes para que el químico alemán Johann Wolfang Döbereiner pudiera observar que había ciertos elementos que tenían propiedades muy similares y que se presentaban en triadas: cloro, bromo y yodo; calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y teluro, y cobalto, manganeso y hierro. Sin embargo, debido al número limitado de elementos conocidos y a la confusión existente en cuanto a la distinción entre masas atómicas y masas moleculares, los químicos no captaron el significado de las triadas de Döbereiner.

El desarrollo del espectroscopio en 1859 por los físicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff, hizo posible el descubrimiento de nuevos elementos. En 1860, en el primer congreso químico internacional celebrado en el mundo, el químico italiano Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxígeno) poseen moléculas que contienen dos átomos. Esta aclaración permitió que los químicos consiguieran una 'lista' consistente de los elementos.

Estos avances dieron un nuevo ímpetu al intento de descubrir las interrelaciones entre las propiedades de los elementos. En 1864, el químico británico John A. R. Newlands clasificó los elementos por orden de masas atómicas crecientes y observó que después de cada siete elementos, en el octavo, se repetían las propiedades del primero. Por analogía con la escala musical, a esta repetición periódica la llamó ley de las octavas. El descubrimiento de Newlands no impresionó a sus contemporáneos, probablemente porque la periodicidad observada sólo se limitaba a un pequeño número de los elementos conocidos.

La ley química que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones periódicas de sus masas atómicas fue desarrollada independientemente por dos químicos: en 1869 por el ruso Dimitri Mendeléiev y en 1870 por el alemán Julius Lothar Meyer. La clave del éxito de sus esfuerzos fue comprender que los intentos anteriores habían fallado porque todavía quedaba un cierto número de elementos por descubrir, y había que dejar los huecos para esos elementos en la tabla. Por ejemplo, aunque no existía ningún elemento conocido hasta entonces con una masa atómica entre la del calcio y la del titanio, Mendeléiev le dejó un sitio vacante en su sistema periódico. Este lugar fue asignado más tarde al elemento escandio, descubierto en 1879, que tiene unas propiedades que justifican su posición en esa secuencia. El descubrimiento del escandio sólo fue parte de una serie de verificaciones de las predicciones basadas en la ley periódica, y la validación del sistema periódico aceleró el desarrollo de la química inorgánica.

El sistema periódico ha experimentado dos avances principales desde su formulación original por parte de Mendeléiev y Meyer. La primera revisión extendió el sistema para incluir toda una nueva familia de elementos cuya existencia era completamente insospechada en el siglo XIX. Este grupo comprendía los tres primeros elementos de los gases nobles o inertes, argón, helio y neón, descubiertos en la atmósfera entre 1894 y 1898 por el físico británico John William Strutt y el químico británico William Ramsay. El segundo avance fue la interpretación de la causa de la periodicidad de los elementos en términos de la teoría de Bohr (1913) sobre la estructura electrónica del átomo.

En la clasificación periódica, los gases nobles, que no son reactivos en la mayoría de los casos (valencia = 0), están interpuestos entre un grupo de metales altamente reactivos que forman compuestos con valencia +1 y un grupo de no metales también muy reactivos que forman compuestos con valencia -1. Este fenómeno condujo a la teoría de que la periodicidad de las propiedades resulta de la disposición de los electrones en capas alrededor del núcleo atómico. Según la misma teoría, los gases nobles son por lo general inertes porque sus capas electrónicas están completas; por lo tanto, otros elementos deben tener algunas capas que están sólo parcialmente ocupadas, y sus reactividades químicas están relacionadas con los electrones de esas capas incompletas. Por ejemplo, todos los elementos que ocupan una posición en el sistema inmediatamente anterior a un gas inerte, tienen un electrón menos del número necesario para completar las capas y presentan una valencia -1 y tienden a ganar un electrón en las reacciones. Los elementos que siguen a los gases inertes en la tabla tienen un electrón en la última capa, y pueden perderlo en las reacciones, presentando por tanto una valencia + 1.

Un análisis del sistema periódico, basado en esta teoría, indica que la primera capa de electrones puede contener un máximo de 2 electrones, la segunda un máximo de 8, la tercera de 18, y así sucesivamente. El número total de elementos de cualquier periodo corresponde al número de electrones necesarios para conseguir una configuración estable. La diferencia entre los subgrupos A y B de un grupo dado también se puede explicar en base a la teoría de la capa de electrones. Ambos subgrupos son igualmente incompletos en la capa exterior, pero difieren entre ellos en las estructuras de las capas subyacentes. Este modelo del átomo proporciona una buena explicación de los enlaces químicos.

El desarrollo de la teoría cuántica y su aplicación a la estructura atómica, enunciada por el físico danés Niels Bohr y otros científicos, ha aportado una explicación fácil a la mayoría de las características detalladas del sistema periódico. Cada electrón se caracteriza por cuatro números cuánticos que designan su movimiento orbital en el espacio. Por medio de las reglas de selección que gobiernan esos números cuánticos, y del principio de exclusión de Wolfgang Pauli, que establece que dos electrones del mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos, los físicos pueden determinar teóricamente el número máximo de electrones necesario para completar cada capa, confirmando las conclusiones que se infieren del sistema periódico.

Posteriores desarrollos de la teoría cuántica revelaron por qué algunos elementos sólo tienen una capa incompleta (en concreto la capa exterior, o de valencia), mientras que otros también tienen incompletas las capas subyacentes. En esta última categoría se encuentra el grupo de elementos conocido como lantánidos, que son tan similares en sus propiedades que Mendeléiev llegó a asignarle a los 14 elementos un único lugar en su sistema.

La aplicación de la teoría cuántica sobre la estructura atómica a la ley periódica llevó a reformar el sistema periódico en la llamada forma larga, en la que prima su interpretación electrónica. En el sistema periódico largo, cada periodo corresponde a la formación de una nueva capa de electrones. Los elementos alineados tienen estructuras electrónicas estrictamente análogas. El principio y el final de un periodo largo representan la adición de electrones en una capa de valencia; en la parte central aumenta el número de electrones de una capa subyacente.

VALENCIA.

Término que se usa comúnmente entre los químicos para caracterizar el poder que tiene un elemento para combinarse con otros, lo que se mide por el número de enlaces con otros átomos que un átomo de un elemento dado forma por combinación química. El término también ha venido a significar la teoría de todas las propiedades físicas químicas de las moléculas que dependen particularmente de la estructura electrónica molecular.

De esta manera, en agua, H2O, la valencia de cada átomo de hidrógeno es 1 y la valencia del oxígeno, 2. En el metano, CH4, la valencia del hidrógeno es nuevamente 1; la del carbono, 4. En el NaCl y el CCl4, la valencia del cloro es 1 y en CH2 la del carbono es 2.

La mayor parte de los hechos simples de la valencia (aunque ciertamente no todos) se deriva del postulado de que los átomos se combinan de tal manera que buscan estructuras de capa cerrada o de gas inerte (regla de ocho) por transferencia de electrones entre sí, o compartiendo entre ambos un par de electrones. Si se usan estas reglas al hacer un examen pueden obtenerse muchas estructuras moleculares.

Por la forma en que se suele utilizar, y según se ha definido aquí, la palabra valencia es ambigua. Antes de que pueda asignarse un valor a la valencia de un átomo en una molécula, debe conocerse con exactitud la estructura electrónica de la molécula, y esta estructura debe ser descriptible en forma sencilla, en términos de enlaces simples. En la práctica, ninguna de estas condiciones se cumple nunca en forma precisa. Un término que no es tan ambiguo es el de número de oxidación o número de valencia. Los números de oxidación son útiles para balancear ecuaciones oxidación-reducción, pero no se relacionan de manera sencilla con las valencias ordinarias. Así, la valencia del carbono en el CH4, el CHCl3 y el CCl4, es 4 y los números de oxidación del carbono en estas tres sustancias son –4, +2 y +4.

ELEMENTOS QUIMICOS.

HIDROGENO

El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatónico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia del universo.

Propiedades Químicas del Hidrógeno

Número Atómico 1

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 2, 1

Radio Covalente (Å) 0,37

Radio Iónico (Å) 2,08

Radio Atómico (Å) -

Configuración Electrónica 1s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 13,65

Masa Atómica (g/ml) 1,00797

LITIO

El Litio es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.

• Propiedades Químicas del Litio

Número Atómico 3

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 1,0

Radio Covalente (Å) 1,34

Radio Iónico (Å) 0,60

Radio Atómico (Å) 1,55

Configuración Electrónica 1s22s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 5,41

Masa Atómica (g/ml) 6,941

SODIO

El sodio es un elemento químico de símbolo Na y número atómico 11, fue descubierto por Sir Humphrey Davy. Es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado, muy abundante en la naturaleza, encontrándose en la sal marina y el mineral halita. Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se oxida en presencia de oxigeno y reacciona violentamente con el agua.

• Propiedades Químicas del Sodio

Número Atómico 11

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 0,9

Radio Covalente (Å) 1,54

Radio Iónico (Å) 0,95

Radio Atómico (Å) 1,90

Configuración Electrónica [Ne] 3s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 5,14

Masa Atómica (g/ml) 22,9898

POTASIO

El potasio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es K (del latín Kalium) y cuyo número atómico es 19. Es un metal alcalino, blanco-plateado que abunda en la naturaleza, en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente en el aire, es muy reactivo, especialmente en agua, y se parece químicamente al sodio. Es un elemento químico esencial.

• Propiedades Químicas del Potasio

Número Atómico 19

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 0,8

Radio Covalente (Å) 1,96

Radio Iónico (Å) 1,33

Radio Atómico (Å) 2,35

Configuración Electrónica [Ar] 4s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 4,37

Masa Atómica (g/ml) 39,098

RUBIDIO

El rubidio es un metal alcalino blando, de color marrón que en algunas ocasiones acompaña a la materia fecal, —es el segundo elemento alcalino más electropositivo— y puede encontrarse líquido a temperatura ambiente. Al igual que los demás elementos del grupo 1 puede arder espontáneamente en aire con llama de color violeta amarillento, reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno y forma amalgamas con mercurio. Puede formar aleaciones con oro, los demás metales alcalinos, y alcalinotérreos, antimonio y bismuto.

Al igual que los demás metales alcalinos presenta un único estado de oxidación (+1) y reacciona con dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y halógenos.

• Propiedades Químicas del Rubidio

Número Atómico 37

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 0,8

Radio Covalente (Å) 2,11

Radio Iónico (Å) 1,48

Radio Atómico (Å) 2,48

Configuración Electrónica [Kr] 5s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 4,19

Masa Atómica (g/ml) 85,47

CELSIO

El cesio es el elemento químico con número atómico 55 y peso atómico de 132,905 uma. Su símbolo es Cs, y es el más pesado de los metales alcalinos en el grupo IA de la tabla periódica, a excepción del francio (hasta febrero de 2007); es un miembro radiactivo de la familia de los metales alcalinos.

• Propiedades Químicas del Cesio

Número Atómico 55

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 0,8

Radio Covalente (Å) 2,25

Radio Iónico (Å) 1,69

Radio Atómico (Å) 2,67

Configuración Electrónica [Xe] 6s1

Primer Potencial de Ionización (eV) 2,25

Masa Atómica (g/ml) 132,905

FRANCIO

El francio, antiguamente conocido como eka - cesio y actinio K[1], es un elemento químico cuyo símbolo es Fr y su número atómico es 87. Su electronegatividad es la más baja conocida y es el segundo elemento menos abundante en la naturaleza (el primero es el ástato). El francio es un metal alcalino altamente radiactivo que se desintegra generando ástato, radio y radón. Como el resto de metales alcalinos, sólo posee un electrón en su capa de valencia.

• Propiedades Químicas del Francio

Número Atómico 87

Estado de Oxidación +1

Electronegatividad 0,8

Radio Covalente (Å) -

Radio Iónico (Å) 1,76

Radio Atómico (Å) -

Configuración Electrónica [Rn] 7s1

Primer Potencial de Ionización (eV) -

Masa Atómica (g/ml) 223

BERILIO

El berilio es un elemento químico de símbolo Be y número atómico 4. Es un elemento alcalinotérreo bivalente, tóxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones, especialmente de cobre.

• Propiedades Químicas del Berilio

Número Atómico 4

Estado de Oxidación +2

Electronegatividad 1,5

Radio Covalente (Å) 0,90

Radio Iónico (Å) 0,31

Radio Atómico (Å) 1,12

Configuración Electrónica 1s22s2

Primer Potencial de Ionización (eV) 9,38

Masa Atómica (g/ml) 9,0122

...