Unidad Dos De Quimica

UNIDAD II

ELEMENTOS QUÍMICOS Y SU CLASIFICACIÓN

2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA CLASIFICACIÓN PERIÓDICA MODERNA DE LOS ELEMENTOS.

2.1.1 TABLA PERIÓDICA LARGA Y TABLA CUÁNTICA.

2.2 PROPIEDADES ATÓMICAS Y SU VARIACIÓN PERIÓDICA.

2.2.1 CARGA NUCLEAR EFECTIVA.

2.2.2 RADIO ATÓMICO, RADIO COVALENTE, RADIO IÓNICO.

2.2.3 ENERGÍA DE IONIZACIÓN.

2.2.4 AFINIDAD ELECTRÓNICA.

2.2.5 NÚMERO DE OXIDACIÓN.

2.2.6 ELECTRONEGATIVIDAD.

2.3 APLICACIÓN: IMPACTO ECONÓMICO O AMBIENTAL DE ALGUNOS ELEMENTOS.

2.3.1 ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS EN LA NATURALEZA

2.3.2 ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA

2.3.3 ELEMENTOS CONTAMINANTES

2.1 Características de la clasificación periódica moderna de los elementos.

Fue diseñado por el químico alemán J. Wener, en base a la ley de Moseley y la distribución electrónica de los elementos. Además tomo como referencia la Tabla de Mendeleev.

DESCRIPCION GENERAL:

1. Los 109 elementos reconocidos por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) están ordenados según el numero atómico creciente, en 7 periodos y 16 grupos (8 grupos A y 8 grupos B). Siendo el primer elemento Hidrogeno (Z = 1) y el último reconocido hasta el momento meitnerio (Z = 109); pero se tienen sintetizados hasta el elemento 118.

2. Periodo, es el ordenamiento de los elementos en línea horizontal. Estos elementos difieren en propiedades, pero tienen la misma cantidad de niveles en su estructura atómica

• Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y termina con un gas noble.

• El séptimo periodo está incompleto.

• El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el periodo más largo)

3. Grupo o Familia, Es el ordenamiento de los elementos en columna. Estos elementos presentan similar disposición de sus electrones externos; de allí que forman familias de elementos con propiedades químicas similares.

Grupos “A”

Están formados por los elementos representativos donde los electrones externos o electrones de valencia están en orbitales “s” y/o “p”; por lo tanto sus propiedades dependen de estos orbitales.

Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o familia varían de manera muy regular, a ello se debe el nombre de elemento representativo.

Grupos “B”

Están formados por elementos de transición, en cuyos átomos el electrón de mayor energía relativa están en orbitales “d” o “f”; y sus electrones de valencia se encuentran en orbitales “s” (del último nivel) y/o orbitales “d” o “f”; por lo tanto sus propiedades químicas dependen de estos orbitales.

Se denominan elementos de transición, porque se consideran como tránsito entre elementos metálicos de alta reactividad que forman generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los elementos de menor carácter metálico que poseen más acentuado su tendencia a formar ácidos (IIIA, IVA, … VIIA).

El grupo VIIIB abarca tres columnas (familia del Fe, Co y Ni). Los elementos del grupo IB (Cu, Ag, Au), así como también los elementos del grupo VIB (Cr y Mo) no cumplen la distribución electrónica, como ya se analizará oportunamente.

Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus propiedades. Los elementos de transición interna (tierras raras), poseen electrones de mayor energía relativa en orbitales “f” y pertenecen al grupo IIIB; a estos se les denomina lantánidos y actínidos, cuya abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas veces solo se encuentran en forma de trazas combinados con otros elementos, razón por lo cual se llama “tierras raras”.

Lantánidos (lantanoides): comienza con lantano (Z=57) y termina en lutecio (Z=71), poseen propiedades semejantes al lantano.

Actínidos (actinoides): comienza con el actinio (Z=87) y termina con lawrencio (Z=103), poseen propiedades semejantes al actinio

2.1.1 Tabla periódica larga y Tabla cuántica.

Después de conocer diferentes clasificaciones que existen sobre las distintas sustancias, resulta de gran interés y de singular importancia para una buena nomenclatura de los compuestos, el conocer ciertas características de los elementos de acuerdo al acomodo que guardan en la tabla periódica. El ordenamiento de los elementos en la tabla periódica no fue hecho al azar, sino más bien es el fruto de un gran número de intentos por agruparlos en función de sus propiedades y el orden seguido es en base a un número atómico que viene siendo la cantidad de protones existentes en el núcleo del átomo. Tal vez la tabla periódica que resulte más común, en esta podemos apreciar 7 renglones horizontales llamados periodos, además de 18 columnas verticales llamadas grupos. El nombre de tabla periódica la recibe precisamente porque cada cierto número de elementos las propiedades químicas se repiten; quedando colocados uno bajo los otros todos aquellos elementos que presentan propiedades con similitud para formarse así un grupo.

Los periodos están formados por un conjunto de elementos que teniendo propiedades químicas diferentes, mantienen en común el presentar igual número de niveles con electrones en su envoltura, correspondiendo el número de periodo al total de niveles.

Las propiedades químicas de los elementos dependen de la distribución electrónica en los diferentes niveles, por ello; todos aquellos que tienen igual número de electrones en su último nivel presentan propiedades químicas similares, correspondiendo el número de período en que se encuentra ubicado, al del último nivel con electrones y el número de grupo guarda relación con la cantidad de electrones en la última capa.

La tabla periódica puede dividirse en diversas formas según las propiedades que se deseen estudiar, de tal suerte que se agrupan conjuntos de elementos con características comunes.

Metales, no metales y metaloides

Aún antes de establecerse la tabla periódica; ya el creador de la simbología de los elementos J. J. Berzelius publicó en 1814 una clasificación sistemática en donde agrupaba dos tipos: los metales y los no metales.

Las características de los elementos metálicos son:

1. conducen con facilidad el calor y la electricidad.

2. presentan brillo metálico

3. generalmente pueden ser laminados o estirados formando alambres, propiedades que se conocen como maleabilidad y ductilidad.

4. por lo regular a temperatura ambiente son sólidos excepto hg, ga, cs y fr.

5. al combinarse con no metales ceden electrones por lo que adquieren cargas positivas (cationes).

Los no metales presentan las siguientes características:

1. son malos conductores del calor y la electricidad.

2. no son maleables ni dúctiles.

3. reciben electrones al combinarse con los metales adquiriendo así cargas negativas (aniones).

Algunos elementos suelen comportarse según las condiciones como metales o como no metales; a estos se les conoce como metaloides.

En la clasificación periódica de dieciocho columnas podemos apreciar a estos grupos de elementos claramente delimitados, lo cual nos parece razonable si pensamos que las características de ellos dependen de la distribución electrónica, entre más próximos estén los elementos, mayor semejanza tendrán en sus propiedades y esto se debe a que la distribución electrónica presenta también una gran semejanza.

2.2 Propiedades atómicas y su variación periódica.

Radio Atómico:

Muchas propiedades físicas como la densidad, puntos de ebullición y de fusión tienen relación con el tamaño del átomo, la densidad electrónica se extiende más allá del núcleo por lo cual se piensa en el tamaño atómico como el volumen que contiene cerca de 90% de la densidad electrónica alrededor del núcleo.

Al querer dar más detalles se proporciona el tamaño del átomo en términos de radio atómico, siendo esta la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos.

Átomos unidos entre sí en una red tridimensional: su radio es solo la mitad de la distancia de un núcleo a otro de dos átomos vecinos.

Elementos existentes como moléculas diatónicas simples: su radio será la mitad de la distancias entre núcleos de dos átomos de una molécula.

Radio Iónico:

Es el radio de los cationes y aniones. Se mide por difracción de rayos X.

El radio iónico afecta propiedades químicas y físicas de los compuestos iónicos.

Un átomo neutro que se convierte en un ion, se espera que cambie su radio, si forma un anión el radio aumenta (por la carga nuclear es constante pero la repulsión resultante aumenta la nube electrónica).

Potencial de ionización:

Existe una relación entre la configuración electrónica y el comportamiento químico. La estabilidad de los electrones es reflejada en la energía de ionización de los átomos.

La energía de ionización es la energía mínima es expresada en kj/mol, Esta es la cantidad de energía necesaria para separar un mol de electrones de un mol de átomos en estado gaseoso.

Afinidad Electrónica:

Es la capacidad de un átomo de aceptar uno o más electrones, Es un cambio de energía que sucede cuando un átomo en estado gaseoso acepta un electrón

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