Clasificación de los elementos químicos copia - copia
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Clasificación de los elementos químicos La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales. Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad. Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor). Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo. Propiedad de los metales Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones. Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos Presentan aspecto y brillo metálicos Son buenos conductores del calor y la electricidad Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos Se oxidan por pérdida de electrones
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Clasificación de los elementos químicos
La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales.
Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad.
Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor).
Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo.
Propiedad de los metales
Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico
Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones.
Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos
Presentan aspecto y brillo metálicos
Son buenos conductores del calor y la electricidad
Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos
Se oxidan por pérdida de electrones
Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxígeno forma óxidos y éstos al reaccionar con el agua forman hidróxidos
Los elementos alcalinos son los más activos
Propiedades generales de los no-metales
Tienen tendencia a ganar electrones
Poseen alto potencial de ionización y bajo peso específico
Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones
Se presentan en los tres estados físicos de agregación
No poseen aspecto ni brillo metálico
Son malos conductores de calor y la electricidad
No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces
Se reducen por ganancia de electrones
Sus moléculas están formadas por dos o más átomos
Al unirse con el oxígeno forman anhídridos y éstos al reaccionar con el agua, forman oxiácidos
Los halógenos y el oxígeno son los más activos
Varios no-metales presentan alotropía
La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales.
Los no metales también tienen propiedades variables, al igual que los metales. En general los elementos que atraen electrones de los
metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica.
Tabla Periódica
El ruso Dimitri Mendeleev y el alemán Julio Lotear Meyer trabajando por separado, llegaron a ordenar los elementos químicos, basándose en sus propiedades físicas y químicas.
La tabla periódica larga fue propuesta por Alfred Warner y Henry Moseley fue quien propuso que para la orden de los elementos fuera el número atómico y no el peso atómico.
Ver: Tabla Periódica de los Elementos
Breve descripción de las propiedades y aplicaciones de algunos elementos de la Tabla Periódica.
Gases nobles o gases raros
Los gases nobles, llamados también raros o inertes, entran, en escasa proporción, en la composición del aire atmosférico. Pertenecen a este grupo el helio, neón, argón, criptón, xenón y radón, que se caracterizan por su inactividad química, puesto que tienen completos sus electrones en la última capa. No tienen tendencia por tanto, ni a perder ni a ganar electrones. De aquí que su valencia sea cero o que reciban el nombre de inertes, aunque a tal afirmación se tiene hoy una reserva que ya se han podido sintetizar compuestos de neón, xerón o kriptón con el oxígeno, el flúor y el agua.
El helio se encuentra en el aire; el neón y el kriptón se utilizan en la iluminación por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radón es radioactivo.
Grupo I, metales alcalinos
Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer grupo dentro de la tabla periódica.
Con excepción del hidrógeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Se les debe guardar en la atmósfera inerte o bajo aceite.
Los compuestos de los metales alcalinos son isomorfos, lo mismo que los compuestos salinos del amonio. Este radical presenta grandes analogías con los metales de este grupo.
Estos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. Dada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de valencia y pasan al estado iónico. Esto explica el carácter electropositivo que poseen, así como otras propiedades.
Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en gran escala.
Grupo II, metales alcalinotérreos
Se conocen con el nombre de metales alcalinotérreos los seis elementos que forman el grupo IIA del sistema periódico: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son bivalentes y se les llama alcalinotérreos a causa del aspecto térreo de sus óxidos.
El radio es un elemento radiactivo.
Estos elementos son muy activos aunque no tanto como los del grupo I. Son buenos conductores del calor y la electricidad, son blancos y brillantes.
Como el nombre indica, manifiestan propiedades intermedias entre los metales alcalinos y los térreos; el magnesio y, sobre todo, el berilio son los que más se asemejan a estos.
No existen en estado natural, por ser demasiado activos y, generalmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, generalmente insolubles.
Estos metales son difíciles de obtener, por lo que su empleo es muy restringido.
Grupo III, familia del boro
El boro es menos metálico que los demás. El aluminio es anfótero. El galio, el indio y el talio son raros y existen en cantidades mínimas. El boro tiene una amplia química de estudio.
Grupo IV, Familia del carbono
El estudio de los compuestos del carbono corresponde a la Química Orgánica. El carbono elemental existe como diamante y grafito.
El silicio comienza a ser estudiado ampliamente por su parecido con el carbono. Los elementos restantes tienen más propiedades metálicas.
Grupo V, familia del nitrógeno
Se considera a este grupo como el más heterogéneo de la tabla periódica. El nitrógeno está presente en compuestos tales como las proteínas, los fertilizantes, los explosivos y es constituyente del aire. Como se puede ver, se trata de un elemento tanto benéfico como perjudicial. El fósforo tiene ya una química especial de estudio, sus compuestos son generalmente tóxicos. El arsénico es un metaloide venenoso. El antimonio tiene gran parecido con el aluminio, sus aplicaciones son más de un metal.
Grupo VI, Colágenos
Los cinco primeros elementos son no-metálicos, el último, polonio, es radioactivo. El oxígeno es un gas incoloro constituyente del aire. El agua y la tierra. El azufre es un sólido amarillo y sus compuestos por lo general son tóxicos o corrosivos. La química del teluro y selenio es compleja.
Grupo VII, halógenos
El flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato, llamados metaloides halógenos, constituyen el grupo de los no metales monovalentes. Todos ellos son coloreados en estado gaseoso y, desde el punto de vista químico, presentan propiedades electronegativas muy
acusadas, de donde se deriva la gran afinidad que tienen con el hidrógeno y los metales.
Los formadores de sal se encuentran combinados en la naturaleza por su gran actividad. Las sales de estos elementos con los de los grupos I y II están en los mares. Las propiedades de los halógenos son muy semejantes. La mayoría se sus compuestos derivados son tóxicos, irritantes, activos y tienen gran aplicación tanto en la industria como en el laboratorio.
El astatinio o ástato difiere un poco del resto del grupo.
Elementos de transición
Esta es una familia formada por los grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, IB y IIB, entre los que se encuentran los elementos cobre, fierro, zinc, oro, plata, níquel y platino.
Las características de los metales de transición son muy variadas, algunos se encuentran en la naturaleza en forma de compuestos; otros se encuentran libres
Estos elementos no son tan activos como los representativos, todos son metales y por tanto son dúctiles, maleables, tenaces, con altos puntos de fusión y ebullición, conductores del calor y la electricidad. Poseen orbitales semilleros, y debido a esto es su variabilidad en el estado de oxidación.
Debido al estado de oxidación, los compuestos son coloridos.
3.1.- Características de la clasificación periódica moderna de los elementos.
3.1.1 Características de la tabla periódica moderna.
Construcción de la tabla periódica
La primera clasificación sistemática de los elementos tuvo su origen en los
estudios sobre electroquímica realizados por Berzeliuz, quien los dividió en
metales y no metales.
En 1817, J.W. Dobereiner presento una clasificación basada en las propiedades
químicas y físicas de los elementos. Encontró la existencia de triadas de
elementos, al observar el comportamiento semejante entre tres elementos, y hallo
que el elemento central posees un peso atómico muy aproximado al promedio de
los pesos de los otros dos, por ejemplo la triada de cloro, bromo y yodo.
En 1862, el geologofrancesBeguyer de Chancurtois hizo una distribución de los
elementos ordenándolos, por sus pesos atómicos, en una línea enrollada
helicoidalmente conocida como tornillo telúrico, los elementos que tienen
propiedades semejantes quedan alineados horizontalmente .
En 1864, el químico ingles J. Newlands observo que al agregar los elementos en
orden creciente a sus masas atómicas , el octavo elemento tenia propiedades
semejantes al primero. Dicha ley se le conoce como ley de las octavas.
La famosa tabla que Mendeleiev publicaba en 1869 en su libro "Los principios de
la Química" proponía una ordenación de similar aspecto a la que los químicos
emplean en la actualidad. Clasificó los 60 elementos conocidos hasta entonces,
predijo la existencia de otros 10 aún desconocidos, y llegó a pronosticar algunas
características de los elementos aún pendientes de descubrir. Nadie prestó
especial atención a su tabla hasta que empezaron a descubrirse elementos
predichos por él. Con la aparición del espectroscopio se descubrieron el galio, por
Lecoq De Boisbandren, el escandio, por Cleve, y el germanio, por Winkler.
El trabajo de Moseley ofrecía un método para determinar exactamente
cuántos puestos vacantes quedaban en la Tabla Periódica. Una vez descubierto,
los químicos pasaron a usar el número atómico, en lugar del peso atómico, como
principio básico de ordenación de la Tabla. El cambio eliminó muchos de los
problemas pendientes en la disposición de los elementos.
La tabla periódica representa una de las ideas más extraordinarias de la
ciencia moderna, ya que dio un orden a la Química y durante casi 200 años de
vida, ha sabido adaptarse y madurar sin apenas variaciones.
TABLA PERIODICA
Concepto de Tabla periódica
La tabla periódica es una clasificación de los 109 elementos químicos, de los
cuales los últimos cuatro aun no han sido caracterizados completamente, debido a
que son obtenidos artificialmente y a que tienen un tiempo de vida media muy
corto (menos de dos segundos).
Tabla Periódica
Tabla Periodica Larga Y Tabla Cuantica
La tabla periódica es una clasificación de los elementos, originalmente, por sus propiedades
y similitudes. La tabla cuántica es una clasificación de los elementos que permite obtener
de forma más sencilla la configuración electrónica de los mismos. Puede ver una en:
Evidentemente, las similitudes son muchas puesto que de comprobó que la tabla periódica
corresponde, en cierto modo, por accidente, a una clasificación por configuraciones
electrónicas por lo que, con un poco de práctica, también puede obtenerse la configuración
electrónica con una tabla periódica.
TABLA PERIODICA:
La cual esta fundamentado por la ley periódica de Dimitri Mendeliu quien nos indica que
las propiedades de los elementos son funciones periódicas que dependen de sus números
atómicos.
Al ordenar en columnas verticales a los elementos con propiedades semejantes se
constituyen la llamada tabla periódica la cual contiene las siguientes características que son:
Esta formada por 7 filas o también llamadas hileras, a las cuales se les denomina como
periodos que se enumeran del 1 al 7.
El primer periodo consta de 2 elementos que son: el Hidrogeno y el Oxigeno.
El segundo y tercer periodo consta de 8 elementos cada uno el segundo: el Litio, Berilio,
Boro, Carbono, Nitrógeno, Oxigeno, Fluor y el Neón, el tercer periodo: el Sodio, Magnesio
Aluminio, silicio, Fósforo, Azufre, Cloro y Argon.
El cuarto periodo el cual consta de 18 elementos.
Quinto y sexto periodo de 32 elementos.
El séptimo se considera incompleto.
En columnas verticales se tienen 18 grupos o familias las cuales se representan en números
romanos y con las letras Ay B.
En el grupo IA: son considerados alcalinos
En el grupo IIA: considerados como metales alcalinos férreos.
En el grupo IIIA: considerada como la del elemento del Boro.
En el grupo IVA: se considera como la familia del carbono.
En el grupo VA: se considera como la familia del Nitrógeno.
En el grupo VIA: se considera como la familia del Oxigeno.
En el grupo VIIA: se encuentran los no metales más activos.
En el grupo VIIA: conocidos como los gases raros, nobles o grupo cero.
Los siguientes grupos de familias de los elementos de transición los cuales se simbolizan
con el número romano y la letra mayúscula siendo de la siguiente manera: IIIB, IVB, VB,
VIB, VIIB, VIIIB, IB y IIB.
Los grupos de las familias I y IIB se considera como los metales frágiles.
El grupo VIII se encuentran los metales dúctiles.
En el grupo IIB se considera con un punto de fusión bajo.
LEY PERIODICA. Esta ley es la base de la tabla periódica la cual establece las
propiedades físicas y químicas de lo elementos a representar en forma sistematizado
conforme aumenta su numero atómico. Todos los elementos de un grupo representan una
gran semejanza cuya diferencia se observa de sus grupos.
De acuerdo a la Ley Periódica expresada anteriormente como ya observamos consta de 7
periodos los cuales son 1–7 también llamados renglones u horizontales los cuales
corresponden a cada una de las 7 capas o niveles de energía de los átomos, los cuales son:
K, L, N, M, N, O, P, Q con el mismo nivel.
En el primer periodo como observamos su capa K únicamente se forma de elementos, el
Helio y el Hidrogeno.
En el segundo periodo L comprende la estructura de los átomos en la cual es considerado
como periodo corto donde su elemento principal es el litio y su átomo es el Neon
En el tercer periodo se representa con la letra U donde su elemento es el Argon considerado
también corto.
El cuarto periodo n, su numero principal es el potasio. Y su ultimo elemento corresponde al
numero 18 y es el criptón donde 10 elementos con el numero atómico de 1 a 30
considerados como electos de transición, donde tienen valencia variables.
El quinto periodo ―o‖ donde su elemento principal es el oxigeno donde es considerado
también como periodo largo con sus 18 elementos en donde los elementos en donde los
metales de transición constan con numero s atómicos del 39 al 48.
El sexto periodo dicha capa se representa con P considerado como periodo extralargo y
contiene 32 elementos donde……… que son del 57 al 71 son llamados como lactinos o
también como tierras raras.
El séptimo periodo representado con la letra Q también considerado como periodo
extralargo, donde se encuentran los lactinos también llamados como transurios, los cuales
son radioactivos, inestables y creados artificialmente en reactores nucleares
TABLA PERIODICA LARGA
La clasificación de los elementos basada en su número atómico dio como
resultado la tabla periódica moderna, de Alfred Werner, actualmente conocida
como tabla periódica larga. Esta tabla está integrada por todos los elementos
encontrados en la naturaleza, así como los obtenidos artificialmente (sintéticos) en
el laboratorio, y se encuentran acomodados en función de la estructura electrónica
de sus átomos, observándose un acomodó progresivo de los electrones de
Valencia en los niveles de energía (periodos). Los elementos que presentan
configuraciones electrónicas externas similares, quedan agrupados en columnas
verticales llamadas familias o grupos. Podemos distinguir que en ella se
encuentran ubicados también por clases de elementos, pesados, grupos o familias
y bloques.
CLASES DE ELEMENTOS
Cuando los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas
y químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además,
existe un tercer conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición de
sus propiedades ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides o
semimetales.
Metales.
Los metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo
metálico, conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la
maleabilidad. En los metales del mismo periodo es mas reactivo el que tiene un
número menor de electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al
aluminio, que se encuentran en el periodo dos, el sodio es mas reactivo porque
tiene un electrón de Valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un
electrón que dos o más.
Na 1s2,2s2,2p6,3s1
----------------------> Capa externa 1 electrón de Valencia
Al 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1
----------------------> Capa externa 3 electrones de Valencia
Como se observa en la tabla, casi el 80% de los elementos se clasifican como
metales
No metales.
Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar su
capa externa (capa de Valencia) con ocho y, así, lograr una configuración estable
de gas noble. Son mas reactivos los de menor número atómico, porque en este
caso la distancia entre el núcleo y los electrones de su ultima orbita es menor y,
por lo tanto, la fuerza de atracción del núcleo hacia los electrones de otros
elementos es mayor. Así, en el grupo de los halógenos el mas reactivo es el flúor,
con numero atómico 9, y el menos reactivo es el yodo, con numero atómico 53; ya
que aunque los dos tienen siete electro-nes en su capa de Valencia (ns2, np5), los
del fluor son atraídos con mayor fuerza, por estar más cerca del núcleo (nivel 2),
que los del yodo, que está en el nivel 5.
Metaloides
Los elementos boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio
(Sb), telurio (Te) y polonio (Po), que se encuentran abajo y arriba de la Iínea en
escalera que divide a los metales de los no metales, se denominan metaloides
porque sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por
ejemplo, conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales.
PERIODO
En la tabla periodica, los elementos se encuentran ordenados en lineas
horizontales . Son siete en total y hay cortos y largos. Cada periodo comienza con
un metal activo y termina con un gas noble, haciendo el recorrido de izquierda a
derecha . Cabe señalar que en un periodo el numero atomico aumenta en sentido
del recorrido.
SIMBOLO DE LOS ELEMENTOS
Se llama elemento a la sustancia que no puede descomponer en otra mas
sencilla por metodos quimicos . Cada elemento esta representado en la tabla
periodiaca mediante un simbolo.
Berzelius fue el primero en utilizar la simbología moderna, propuso que a todos los
elementos se les diera un símbolo tomando la primera letra de su nombre. Cuando
había dos o mas elementos cuyo nombre comenzaba la misma letra , se añadía
una segunda letra del nombre , en otros casos se utilizaba la raíz latina del
elemento. En la escritura de los símbolos la primera letra siempre es mayúscula y
la segunda es minúscula.
CONSTRUCCION DE TABLA PERIODICA CON BASE EN LA
CONFIGURACION ELECTRONICA.
Los elementos están ordenados en la tabla periódica conforme su número atómico
y el tipo de subnivel en el que se encuentra colocado su ultimo electrón (electrón
diferencial).
Los números atómicos de los elementos conocidos hasta ahora solo permiten
ocupar orbítales de los subniveles s, p, d, y f., debido a esto, la tabla periódica de
los elementos se divide en cuatro bloques: bloque s, bloques p, bloques d y
bloques f.
Los elementos que forman los bloques s y p se llaman representativos, y
conforme las familias de los subgrupos A. Los elementos de la familia IA y IIA
tienen su electrón diferencial en el orbital de un subnivel s y de la familia IIIA ,
hasta VIIIA , en el subnivel p.
El conjunto de los elementos con electrón diferencial situado en el subnivel d,
forma los grupos o familias B y se denomina de transición.
Los elementos del bloque f que forman la serie del actinio y lantano tienen sus
electrón diferencial colocado en un orbital de subnivel f y reciben el nombre de
tierras raras o de transicion interna.
GRUPOS O FAMILIAS
Son conjuntos de elementos que tienen propiedades químicas muy
similares. Están colocados en 18 columnas verticales y se identifican con números
romanos del I al VIII. Se encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de
los grupos A, del IA al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los
grupos B, elementos de transición.
Nombres de las Familias o Grupos Representativos
Grupo I Metales Alcalinos
Grupo II Metales Alcalinotérreos
Grupo III Familia del boro
Grupo IV Familia del carbono
Grupo V Familia del nitrógeno
Grupo VI Familia del oxígeno o calcógenos
Grupo VII Familia de los halógenos
GrupoVIII Gases nobles o inertes
Grupo IA
Los elementos que pertenecen a este grupo son conocidos como metales
alcalinos. Todos son suaves y brillantes (exceptuando al hidrogeno, que es un no
metal muy reactivos con el aire y el agua; por ello, no se encuentran libres en la
naturaleza y cuando se logran aislar, para evitar que reaccionen, se deben
conservar sumergidos en ciertos líquidos, como por ejemplo aceites o éter de
petróleo. Reaccionan con los elementos del grupo VIIA, formando compuestos
iónicos.
Su configuración electrónica exterior es (ns1); tienden a perder este
electrón y a quedar con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más
electropositivos. El francio, que es el último elemento de este grupo, es radiactivo.
En la tabla periódica se coloca al hidrogeno en este grupo debido al único
electrón que posee; es un elemento gaseoso y sus propiedades no son las
mismas que las del resto de los metales alcalinos.
Grupo IIA
Estos elementos presentan ciertas propiedades similares a los metales
alcalinos, pero son un poco menos reactivos y se les conoce como metales
alcalinotérreos. Con el oxigeno del aire forman óxidos, y reaccionan con los
elementos del grupo VIIA (halógenos) formando sales.
Tienen completo su orbital s en su capa externa (ns2) y tienden a perder
estos electrones tomando la configuración del gas noble que les antecede; por
ello, su número de oxidación es de +2.
La reactividad de estos metales aumenta al desplazarse de arriba hacia
abajo en el grupo; por ejemplo, el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno
formando óxidos solo a temperaturas elevadas, mientras que el calcio, el estroncio
y el bario lo hacen a temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del
grupo anterior, es un elemento radiactivo.
Grupo IIIA
Este grupo está formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio.
El boro es un metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el
más importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al
combinarse con el oxigeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción
posterior; por ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y
materiales estructurales.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np1). Estos
elementos forman también compuestos moleculares, que son característicos de
los no metales; esto se explica por la configuración electrónica que presentan y
por su ubicación en la tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en la
tabla periódica, el carácter metálico de los elementos representativos empieza a
perderse gradualmente.
Grupo IVA
El carbono es un no metal y es el elemento que encabeza este grupo, al
que también se le conoce como la familia del carbono; los dos elementos
siguientes, el silicio y el germanio, son metaloides; estos tres primeros elementos
forman compuestos de carácter covalente. El estaño y el plomo, elementos que
finalizan este grupo, son metales.
La configuración electrónica externa de los elementos de este grupo es
(ns2np2). La tendencia que presentan en la disminución de sus puntos de fusión y
ebullición, del silicio hasta el plomo, indica que el carácter metálico de los
elementos de este grupo va en aumento.
Sin duda, el mas importante de este grupo es el carbono, que da origen
a todos los compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un
elemento muy abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en la
fabricación de "chips" de microcomputadoras. El germanio, por ser un
semiconductor de la corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de
transistores; y los dos últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de los
metales.
Grupo VA
Este grupo se conoce como familia del nitrógeno. Está compuesto por el
nitrógeno y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son
metaloides; y por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo presenta
una variación muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus elementos.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np3). El
nitrógeno, que existe en forma de gas diatónica, es un no metal, importante como
compuesto principal de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es vital para
las plantas y los animales. El fósforo es un no metal sólido de importancia
biológica que al reaccionar con el oxigeno del aire arde violentamente con
desprendimiento de grandes cantidades de calor.
Grupo VIA
Forma la familia del oxigenoy está constituido por oxigeno, azufre y
selenio, que son no metales; así como telurio y polonio, que son metaloides.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np4). Tienen la
tendencia a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar
compuestos iónicos con muchos metales.
Los elementos de este grupo reaccionan con los no metales de otros
grupos, formando compuestos moleculares, especialmente el oxigeno, que se
encuentra en el aire en forma de molécula diatónica (O2) y de ozono (O3).
Además, es muy reactivo, ya que forma compuestos con casi todos los elementos.
Es necesario para la combustión y esencial para la vida.
Grupo VIIA
Así como los metales alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos
muestran gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no
metales y existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los
halógenos son elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es
líquido y el yodo sólido. Sin embargo, el astatine es un elemento radiactivo y se
conoce poco acerca de sus propiedades.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np5) y
tienden a ganar un electrón para completar su ultima capa. Por su alta reactividad
no se encuentran en estado puro en la naturaleza; a los aniones que forman al
ganar un electrón se les conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos
iónicos con los metales alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares
entre ellos o con los otros no metales.
Grupo VIIIA o grupo cero
En este grupo se encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón,
xenón y radón. Tienen su ultima capa electo6nica completa (ns2np6), excepto el
helio, cuya única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su tendencia
a combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula. Las energías
de ionización de estos elementos están entre las más altas y no presentan
tendencia a ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se les llamo
gases inertes, pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad, se han
logrado sintetizar algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como gases
puros.
El helio es el más ligero. Comparado con el aire, tiene la séptima parte de
su peso; por lo tanto, tiene un poder de elevación considerable. Otro gas de este
grupo, el argón, es un excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y
soldadura de magnesio para evitar la oxidación.
Grupos B
A los elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se
les conoce como elementos de transición; un elemento de transición es aquel que
tiene parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran ubicados en los
periodos 4, 5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a la serie de los
lantánidos, y los del periodo 7, a la de los actínidos; a estas dos series se les
conoce como metales de transición interna.
METALES DE TRANSICION
Los metales de transición se localizan en la parte central de la tabla
periódica y se les identifica con facilidad mediante un número romano seguido de
la letra "b" en muchas tablas. No hay que olvidar, sin embargo, que ciertas tablas
periódicas emplean un sistema distinto de rótulos, en el que los primeros grupos
de metales de transición están marcados como grupos "a" y los dos últimos
grupos de metales de transición se identifican como grupos "b". Otras tablas no
emplean la designación de "a" o "b".
METALES DE TRANSICIÓN INTERNOS
Las dos filas de la parte inferior de la tabla periódica se conocen como
metales de transición internos. Localiza el lantano con el numero atómico 57. La
serie de elementos que siguen al lantano (los elementos con número atómico del
58 al 71) se conocen como los lantánidos. Estos elementos tienen dos electrones
externos en el subnivel 6s, más electrones adicionales en el subnivel 4f. De
manera similar, la serie de elementos que siguen al actino (los elementos con
número atómico del 90 al 103) se conocen como actínidos, que tienen dos
electrones externos en el subnivel 7s, más electrones adicionales en el subnivel
5f. En el pasado, a los elementos de transición internos se les llamaba "tierras
raras", pero esta no era una buena clasificación, pues la mayor parte no son tan
raros como algunos otros elementos son, sin embargo muy difícil de separar.
Bibliografía:
1.- Chang Raymond, QUíMICA, Edit. McGraw Hill, 7a. Edición, México 2002. pp.
Propiedades atomicas y su variación periódica
Propiedades atómicas y su variación periódica
2.2.1 Carga nuclear efectiva
El concepto de carga nuclear efectiva es muy útil para analizar las propiedades de los
átomos polielectrónicos. La carga nuclear efectiva esta dad por:
Zef=Z-s
Donde Z es la carga nuclear real y sigma se llama constante de apantallimiento.
Una forma de mostrar el apantallamiento de los electrones es analizar el valor de la energía
requerida para quitar un electrón de un átomo polielectrónico. Las mediciones muestran
que se requieren 2373kJ de energía para mover el electrón restante de un mol de átomos de
He y 5248 kJ de energía para remover el electrón restante de un mol de iones de He+. La
razón por la cual se requiere menos energía en el primer paso es que la repulsión electrón-
electrón el apantallamiento, provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada
electrón. En el He+ hay presente un solo electrón, así es que no hay apantallamiento y el
electrón siente el efecto total de la carga nuclear +2. Por consiguiente, se requiere de mucho
más energía parea quitar el segundo electrón.
2.2.2 Tamaño atómico
A lo largo de un periodo hay un crecimiento hay un decrecimiento pequeño aunque
generalizado en el tamaño del radio atómico. Esto se debe al hecho de que a medida que
avanzamos en el periodo, los elementos están en el mismo nivel de energía o a igual
distancia del núcleo, pero al mismo tiempo la carga nuclear va aumentando de 1 en 1 en
cada elemento. A pesar de esto, hay también un incremento en el número de electrones,
cada electrón es atraído hacia el núcleo, por tanto a mayor carga nuclear mayor atracción de
los electrones hacía el núcleo.
Bajando en cualquier grupo en la tabla periódica se observa uin incremento más bien
considerable en el tamaño atómico. Es este caso, a pesar de ocurrir un aumento en la carga
nuclear, Hay también un nivel más de energía de electrones. Puesto que el tamaño del
átomo depende del lugar en donde estén distribuidos los electrones sobre la parte externa
del núcleo este incremento en el número de niveles de energía causa un incremento en el
radio atómico. En la siguiente tabla se presentan los radios atómicos de algunos de los
elementos representativos.
2.2.3 Energía de ionización
Es la energía de requerida para mover un electrón de un átomo o un ion. La primera energía
de ionización para un átomo en particular es por tanto la cantidad de energía requerida para
remover un electrón de dicho átomo; la segunda energía de ionización es siempre mayor
que la primera debido a que ha sido removido un electrón de un ion positivo y tercero es
igualmente mayor que la segunda. En la siguiente tabla se puede observar que una vez
adquirida la configuración de gas noble, como lo es el caso del Na+, Be2+ y Mg 2+ la
próxima energía de ionización es muy alta. Esto explica por que una vez se ha obtenido la
configuración de gas noble, no se puede remover más electrones del átomo por medio de
una simple reacción química.
2.2.4 Afinidad electrónica
La cantidad de energía librada cuando un átomo gana un electrón, se llama afinidad
electrónica. En la tabla No.3 se muestran las afinidades de algunos elementos no metales.
Puede verse a partir de esta tabla que al avanzar en un periodo, por ejemplo desde el
nitrógeno hasta el flúor la afinidad electrónica se incrementa. Al igual que en el tamaño
atómico ya la energía de ionización, esto se debe al hecho de que los electrones de valencia
están en el mismo nivel de energía pero la carga nuclear es mayor. De esta forma, con los
electrones de valencia cada vez más cerca del núcleo y con mayor carga nuclear, se libera
mayor cantidad de energía cuando se agrega un electrón a la capa de valencia. Bajando en
el grupo de no metales, como en el caso de los halógenos la afinidad electrónica disminuye.
Esto se debe al hecho de que al bajar en el grupo, los electrones de valencia están más
alejados del núcleo y por lo tanto no se libera tanta energía cuando una capa de valencia
acepta un electrón. El flúor es una excepción ala regla general. Esto se debe al tamaño
pequeño del átomo y contrario a lo que esperaríamos, a la poca tendencia a aceptar un
electrón. EL tamaño pequeño del átomo causa mayor repulsión entre los electrones de
valencia.
2.2.5 Número de oxidación
Este es un valor positivo o negativo que no solamente describe la capacidad de
combinación de un átomo sino que también da una indicación de cómo están ordenados los
electrones en el compuesto.
Existen una cuantas reglas generales para asignar o determinar el número de oxidación
(estados):
1. El número de oxidación de un elemento en estado libre o no combinados es siempre cero.
2. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos en la fórmula de un
compuesto es igual a cero.
3. El número de oxidación de un ion es igual a la carga del ion.
4. La suma de los números de oxidación de los átomos en un ion poliatómico debe ser
siempre igual a al carga del ion.
5. Algunos números de oxidación más comunes son:
a) Los elementos del grupo 1 son siempre igual a 1+
b) Los elementos del grupo 2 son siempre 2+
c) El hidrógeno es generalmente 1+ excepto en los hidruros en donde es 1-.
d) El oxigeno es usualmente 2-,excepto en los peróxidos como el H 2 O 2 Y Na 2 O 2?,
donde es 1-(en superóxidos, como KO2, este es 1/2).
e) Los elementos del grupo 17 son 1- cuando están formando compuestos binarios con
otros más electropositivos.
f) El azufre en compuestos binarios con elementos más electronegativos es 2-.-
g) El nitrógeno en compuestos binarios con elementos más electropositivos es 3-.
h) El Al(grupo 13) es 3+; el Zn (grupo 12) es 2+; la Ag(grupo 11) es 1+.
i) El Sn y Pb son 2+ ó 4+, el Cu y el Hg son 1+ ó2+, el Fe es 2+ ó 3+..
j) Todos los otros metales similares a estos cinco últimos, tienen más de un estado de
oxidación o se dice que tienen estado de oxidación variable. Estos cinco son los, más
comunes y por tanto deben aprenderse.
Variaciones periódicas en los estados de oxidación.
En la predicción de variaciones periódicas de los estados de oxidación debemos considerar
tres tipos de elementos diferentes; no metales, metales representativos y metales de
transición.
Los no metales generalmente tienen diferentes estados de oxidación con excepción del
flúor. El estado de oxidación mínimo es igual al número del grupo menos ocho , como lo es
1- para los elementos del grupo 17(17–18), 2- para los no metales del 16(16–18) y así
sucesivamente . El máximo estado de oxidación es igual al número de grupo.
Los metales representativos en los grupos 1 y 11 y el aluminio, como lo hemos visto,
solamente presentan un estado de oxidación. Para los metales siguientes a la serie de
transición hay dos estados de oxidación posible para cada uno. Estos corresponden al caso
donde los electrones p (electrones de los orbitales p) son utilizados o cuando se utilizan los
electrones s y p. Por esta razón el estaño y el plomo con la configuración s2 y p2 pueden ser
2+ ó 4+.
Los metales de transición presentan generalmente dos o más estados de oxidación posibles.
Para la primera mitad de los elementos de transición generalmente hay varios estados de
oxidación posibles. Esto es debido al hecho de que estos elementos tienen como electrones
de valencia los electrones de los orbitales d. La siguiente tabla muestra una lista de los
estados de oxidación posibles para los elementos de transición de la primera fila.
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
3 3, 4 2, 3 2, 3, 6 2, 3 2,3 2,3 2,3 1,2 2
4, 5 4, 6, 7
2.2.6 Electronegatividad
La electronegatividad de un átomo se define como la tendencia general de un átomo para
tener electrones hacia sí mismo en un compuesto. Esta es determina a partir de la
electroafinidad y de la energía de ionización. Sin embargo, no es una medida de energía,
pero sí una simple tendencia de los átomos para atraer electrones.
Hay diferentes escalas de electronegatividad, pero la más común es la escala que realizó
LinusPaulig. La siguiente tabla muestra una lista de las electronegatividades de los
elementos según la escala de Linus Pauling. Se puede notar que hay un aumento en la
electronegatividad a medida que avanzamos de izquierda a derecha en un periodo y una
disminución a medida que bajamos en un grupo.
Este concepto es muy útil para predecir el tipo de enlace, para la escritura de nombres y
fórmulas de compuestos y para la polaridad de enlaces y moléculas.
2. 3 Impacto económico y ambiental de algunos elementos
2.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo como se encuentran en la naturaleza.
La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente forma
de minerales. Un mineral es una sustancia natural con una composición química
característica, que varía sólo dentro de ciertos límites. Un depósito mineral cuya
concentración es adecuada para extraer un metal especifico, se conoce como mena. En la
siguiente tabla se agrupan los principales tipos de minerales además también podemos
observar una clasificación de los tipos de minerales además también podemos observar una
clasificación de los metales basados en sus minerales. Además de los minerales
encontrados en la corteza terrestre, el agua de mar es una rica fuente de algunos iones
metálicos.
Carga nuclear efectiva
Los electrones que se encuentran más cercanos al núcleo ejercen un efecto de
apantallamiento de la carga positiva del núcleo; por esta causa, los electrones más externos
son atraídos por el núcleo con una fuerza menor, la carga neta que afecta a un electrón se
denomina carga nuclear efectiva o Z el.
EN EL CAPITULO 7 SE ESTUDIO EL EFECTO PANTALLA QUE EJERCEN LOS
ELECTRONES CERCANOS AL NUCLEO SOBRE LOS ELECTRONES DE LOS
NIVELES EXTERNOS EN LOS ATOMOS POLIELECTRONICOS. LA PRESENCIA
DE ELECTRONES INTERNOS REDUCE LA ATRACCION ELECTROSTATICA
ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO, QUE TIENEN CARGA POSITIVA, Y LOS
ELECTRONES EXTERNOS. MAS AUN, LAS FUERZAS DE REPULSION ENTRE
LOS ELECTRONES EN UN ATOMO POLIELECTRONICO COMPENSAN LA
FUERZA DE ATRACCION QUE EJERCE EL NUCLEO. EL CONCEPTO DE CARGA
NUCLEAR EFECTIVA PERMITE ENTENDER LOS EFECTOS DE PANTALLA EN
LAS PROPIEDADES PERIODICAS.
CONSIDERESE, POR EJEMPLO, EL ATOMO DEL HELIO CUYA CONFIGURACION
ELECTRONICA FUNDAMENTAL ES 1S2. LOS DOS PROTONES DEL HELIO LE
CONFIEREN AL NUCLEO UNA CARGA DE +2, PERO LA FUERZA TOTAL DE
ATRACCION DE ESTA CARGA SOBRE LOS DOS ELECTRONES 1S ESTA
PARCIALMENTE BALANCEADA POR LA REPULSION ENTRE LOS
ELECTRONES. COMO CONSECUENCIA, SE DICE QUE CADA ELECTRON 1S
ESTA APANTALLADO DEL NUCLEO POR EL OTRO ELECTRON. LA CARGA
NUCLEAR EFECTIVA (Zefec), QUE ES LA CARGA QUE SE EJERCE SOBRE UN
ELECTRON, ESTA DADA POR:
Zefec = Z -
DONDE Z ES LA CARGA NUCLEAR REAL (ES DECIR, EL NUMERO ATOMICO
DEL ELEMENTO) Y (SIGMA) SE CONOCE COMO CONSTANTE DE
APANTALLAMIENTO (TAMBIEN DENOMINADA CONSTANTE PANTALLA). LA
CONSTANTE PANTALLA ES MAYOR QUE CERO PERO MENOR QUE Z.
UNA FORMA DE MOSTRAR EL APANTALLAMIENTO DE LOS ELECTRONES ES
CONSIDERAR LA ENERGIA NECESARIA PARA QUITAR LOS DOS ELECTRONES
DEL ATOMO DE HELIO. LAS MEDICIONES MUESTRAN QUE SE REQUIERE UNA
ENERGIA DE 2373 KJ PARA QUITAR EL PRIMER ELECTRON DE 1 MOL DE
ATOMOS DE He, Y UNA ENERGIA DE 5251 KJ PARA QUITAR EL ELECTRON
RESTANTE EN 1 MOL DE IONES DE He+. LA RAZON DE QUE SE NECESITE
MUCHA ENERGIA PARA QUITAR EL SEGUNDO ELECTRON ES QUE CUANDO
SOLO ESTA PRESENTE UN ELECTRON NO EXISTE EL EFECTO PANTALLA
CONTRA LA CARGA NUCLEAR DE +2.
PARA ATOMOS CON TRES O MAS ELECTRONES, LOS ELECTRONES DE UN
DETERMINADO NIVEL ESTAN APANTALLADOS POR LOS ELECTRONES DE
LOS NIVELES INTERNOS (ES DECIR, LOS MAS CERCANOS AL NUCLEO) PERO
NO POR LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES EXTERNOS. ASÍ, EN UN ATOMO
NEUTRO DE LITIO, CUYA CONFIGURACION ELECTRONICA ES 1S2 2S1, EL
ELECTRON 2S ESTA APANTALLADO POR LOS DOS ELECTRONES 1S, PERO EL
ELECTRON 2S NO TIENE NINGUN EFECTO PANTALLA SOBRE LOS
ELECTRONES 1S. ADEMAS, LOS NIVELES INTERNOS LLENOS APANTALLAN
MEJOR A LOS ELECTRONES EXTERNOS QUE LO QUE LOS ELECTRONES DEL
MISMO SUBNIVEL SE APANTALLAN ENTRE SI.
EL EFECTO DE PANTALLA EN ATOMOS POLIELECTRONICOS
¿POR QUÉ RAZON EN LOS EXPERIMENTOS SE ENCUENTRA QUE EL ORBITAL
2S SE UBICA UN NIVEL DE ENERGIA MENOR QUE EL DEL ORBITAL 2P EN UN
ATOMO POLIELECTRONICO? AL COMPARAR LAS CONFIGURACIONES
ELECTRONICAS 1S2 2S1 Y 1S22P1, SE OBSERVA QUE EN AMBOS CASOS EL
ORBITAL 1S ESTA LLENO CON DOS ELECTRONES. COMO LOS ORBITALES 2S
Y 2P SON MAYORES QUE EL ORBITAL 1S, UN ELECTRON EN CUALQUIERA DE
ESTOS ORBITALES PASARA (EN PROMEDIO) MAS TIEMPO LEJOS DEL NUCLEO
QUE UN ELECTRON EN EL ORBITAL 1S. ENTONCES, SE PUEDE DECIR QUE UN
ELECTRON 2S O 2P ESTARA PARCIALMENTE ―APANTALLADO‖ DE LA
ATRACCION DEL NUCLEO POR LOS ELECTRONES 1S. LA CONSECUENCIA
IMPORTANTE DEL EFECTO DE PANTALLA ES QUE REDUCE LA ATRACCION
ELECTROSTATICA ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO Y ELECTRON DEL
ORBITAL 2S O 2P.
LA FORMA EN QUE VARIA LA DENSIDAD ELECTRONICA A MEDIDA QUE SE ALEJA DEL
NUCLEO DEPENDE DEL TIPO DE ORBITAL. LA DENSIDAD CERCA DEL NUCLEO DEL
ELECTRON 2S ES MAYOR QUE LA DEL 2P. EN OTRAS PALABRAS, UN ELECTRON 2S
PASA MAS TIEMPO (EN PROMEDIO) CERCA DEL NUCLEO QUE UN ELECTRON 2P. POR
ESTA RAZON, SE DICE QUE EL ORBITAL 2S ES MAS “PENETRANTE” QUE EL 2P Y
SUFRE MENOR APANTALLAMIENTO POR LOS ELECTRONES 1S. DE HECHO, PARA EL
MISMO NUMERO CUANTICO PRINCIPAL n, EL PODER DE PENETRACION DISMINUYE A
MEDIDA QUE AUMENTA EL NUMERO CUANTICO DEL MOMENTO ANGULAR L, O
S > P > D > F > . . .
DADO QUE LA ESTABILIDAD DE UN ELECTRON ESTA DETERMINADA POR LA
FUERZA DE ATRACCION DEL NUCLEO, SE INFIERE QUE UN ELECTRON 2S
TENDRA MENOR ENERGIA QUE UN ELECTRON 2P. DICHO DE OTRO MODO,
PARA QUITAR UN ELECTRON 2P SE NECESITA MEOR ENERGIA QUE PARA UN
ELECTRON 2S POR QUE EL ELECTRON 2P NO ES ATRAIDO CON TANTA
FUERZA POR EL NUCLEO. EL ATOMO DE HIDROGENO SOLO TIENE UN
ELECTRON, POR LO QUE NO PRESENTA DICHO EFECTO DE PANTALLA.
PARA CONTINUAR CON EL ANALISIS DE LOS ATOMOS DE LOS PRIMEROS
DIEZ ELEMENTOS, LA CONFIGURACION ELECTRONICA DEL BERILIO (Z = 4)
EN EL ESTADO FUNDAMENTAL ES 1S2 2S2, O
Be
LOS ATOMOS DE BERILIO SON DIAMAGNETICOS, COMO ERA DE ESPERARSE.
LA CONFIGURACION ELECTRONICA DEL BORO (Z = 5) ES 1S2 2S2 2P1, O
B
OBSERVE QUE EL ELECTRON NO APAREADO PUEDE ESTAR EN EL ORBITAL
2PX, 2PY O 2PZ. LA ELECCION ES COMPLETAMENTE ARBITRARIA PORQUE
LOS ORBITALES P TIENEN ENERGIAS EQUIVALENTES. COMO SE MUESTRA
EN EL DIAGRAMA, LOS ATOMOS DE BORO SON PARAMAGNETICOS.
Radio iónico
El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el centro del núcleo del
átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo,
sino al ion. Se suele medir en picómetros (1 pm=10-12
m) o Angstroms (1 Å=10-10
m). Éste
va aumentando en la tabla de derecha a izquierda por los periodos y de arriba hacia abajo
por los grupos.
En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones disminuye la fuerza
eléctrica de repulsión mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de
los mismos entre sí y al núcleo positivo del átomo del que resulta un radio iónico menor
que el atómico.
En el caso de los aniones, el fenómeno es el contrario, el exceso de carga eléctrica negativa
obliga a los electrones a alejarse unos de otros para restablecer el equilibrio de fuerzas
eléctricas, de modo que el radio iónico es mayor que el atómico.
Radio covalente
En química, se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos
iguales que forman un enlace covalente. Normalmente se expresa en picómetros (pm) o
ángstroms (Å), donde 1 Å = 100 pm.
La suma de dos radios covalentes debería ser la longitud del enlace covalente entre los dos
átomos. Sin embargo, esta relación no se cumple de forma exacta ya que el tamaño de un
átomo no es constante. Este depende del entorno químico donde se encuentre.
Generalmente la longitud del enlace covalente tiende a ser menor que lo que la suma de
radios covalentes. En consecuencia, los valores tabulados de radios covalentes que se
encuentran en la bibliografía son valores idealizados o promediados
Radio atómico
Para otros usos de este término, véase Radio.
El radio atómico identifica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo
de un átomo. Por medio del radio atómico es posible determinar el tamaño del átomo.
Dependiendo del tipo de elemento, existen diferentes técnicas para su determinación como
la difracción de neutrones, de electrones o de rayos X. En cualquier caso no es una
propiedad fácil de medir ya que depende, entre otras cosas, de la especie química en la que
se encuentre el elemento en cuestión. Ademas :)
En un grupo cualquiera, el radio atómico aumenta desde arriba hacia abajo debido al
aumento en el nº de niveles de E. Al ser mayor el nivel de energía, el radio atómico es
mayor.
En los períodos, el radio atómico disminuye al aumentar el número atómico (Z), hacia la
derecha, debido a la atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones de los orbitales más
externos, disminuyendo así la distancia núcleo-electrón.
El radio atómico puede ser covalente o metálico. La distancia entre núcleos de átomos
"vecinos" en unas moléculas es la suma de sus radios covalentes, mientras que el radio
metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de átomos "vecinos" en cristales
metálicos. Usualmente, cuando se habla de radio atómico, se refiere a radio covalente.
Energía de ionización
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La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para
arrancar un electrón de un átomo en su estado fundamental y en fase gaseosa.1 La reacción
puede expresarse de la siguiente forma:
Siendo A(g) los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico; EI, la
energía de ionización y un electrón.
Esta energía corresponde a la primera ionización. El segundo potencial de ionización
representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de
ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor
que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es
mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.
El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, Julios o en kilo Julios por
mol (kJ/mol).
1 eV = 1,6 × 10-19
C × 1 V = 1,6 × 10-19
J
En los elementos de una misma familia o grupo, el potencial de ionización disminuye a
medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo.
Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio y el nitrógeno se
obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros
elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las
configuraciones s2 y s
2 p
3,respectivamente.
La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su
configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía
para arrancar los electrones.
Potencial de ionización
El Potencial de ionización (P&) es la energía mínima requerida para separar un electrón de
un átomo o molécula especifica a una distancia tal que no exista interacción electrostática
entre el ion y el electrón.2 Inicialmente se definía como el potencial mínimo necesario para
que un electrón saliese de un átomo que queda ionizado. El potencial de ionización se
medía en voltios. En la actualidad, sin embargo, se mide en electrón-voltios (aunque no es
una unidad del SI) o en julios por mol. El sinónimo energía de ionización (El) se utiliza con
frecuencia. La energía para separar el electrón unido más débilmente al átomo es el primer
potencial de ionización; sin embargo, hay alguna ambigüedad en la terminología. Así, en
química, el segundo potencial de ionización del litio es la energía del proceso.
En física, el segundo potencial de ionización es la energía requerida para separar un
electrón del nivel siguiente al nivel de energía más alto del átomo neutro o molécula, p.
[editar]Métodos para determinar la energía de ionización
La forma más directa es mediante la aplicación de la espectroscopía atómica.
[editar]Tendencias periódicas de la energía de ionización
Lo más destacado de las propiedades periódicas de los elementos se observa en el
incremento de las energías de ionización cuando barremos la T.P.de izquierda a derecha, lo
que se traduce en un incremento asociado de la electronegatividad, contracción del tamaño
atómico y aumento del número de electrones de la capa de valencia.La causa de esto es que
la carga nuclear efectiva se incrementa a lo largo de un periodo, generando, cada vez, más
altas energías de ionización.Existen discontinuidades en esta variación gradual tanto en las
tendencias horizontales como en las verticales, que se pueden razonar en función de las
especificidades de las configuraciones electrónicas.
Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la primera E.I. que se infieren por el
bloque y puesto del elemento en la T.P.:
Los elementos alcalinos,grupo1,son los que tienen menor energía de ionización en relación a los restantes de sus periodos.Ello es por sus configuraciones electrónicas más externas ns1, que facilitan la eliminación de ese electrón poco atraido por el núcleo,ya que las capas electrónicas inferiores a n ejercen su efecto pantalla entre el núcleo y el electrón considerado.
En los elementos alcalinotérreos,grupo2,convergen dos aspectos carga nuclear efectiva mayor y configuración externa ns2de gran fortaleza cuántica, por lo que tienen mayores energías de ionización que sus antecesores.
Evidentemente, los elementos del grupo 18 de la T.P.,los gases nobles, son los que exhiben las mayores energías por sus configuraciones electrónicas de alta simetría cuántica.
Los elementos del grupo 17, los halógenos, siguen en comportamiento a los del grupo 18,porque tienen alta tendencia a captar electrones por su carga nuclear efectiva,en vez de cederlos, alcanzando así la estabilidad de los gases nobles.
Afinidad electrónica
La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía involucrada
cuando un átomogaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un
electrón y forma un ionmononegativo:
.
Dado que se trata de energía liberada, pues normalmente al insertar un electrón en un átomo
predomina la fuerza atractiva del núcleo, tiene signo negativo. En los casos en los que la
energía sea absorbida, cuando ganan las fuerzas de repulsión, tendrán signo positivo; AE se
expresa comúnmente en el Sistema Internacional de Unidades, en kJmol-1
.
También podemos recurrir al proceso contrario para determinar la primera afinidad
electrónica, ya que sería la energía consumida en arrancar un electrón a la especie
aniónicamononegativa en estado gaseoso de un determinado elemento; evidentemente la
entalpía correspondiente AE tiene signo negativo, salvo para los gases nobles y metales
alcalinotérreos. Este proceso equivale al de la energía de ionización de un átomo, por lo que
la AE sería por este formalismo la energía de ionización de orden cero.
Esta propiedad nos sirve para prever que elementos generaran con facilidad especies
aniónicas estables, aunque no hay que relegar otros factores: tipo de contraión, estado
sólido, ligando-disolución, etc....
I.- NÚMERO DE OXIDACIÓN
Se denomina número de oxidación a la
carga que se le asigna a un átomo
cuando los electrones de enlace se
distribuyen según ciertas reglas un tanto
arbitrarias.
Las reglas son:
Los electrones compartidos por átomos de idéntica
electronegatividad se distribuyen en forma equitativa entre ellos.
Los electrones compartidos por átomos de diferente electronegatividad se le asignan al más electronegativo.
Luego de esta distribución se compara el
número de electrones con que ha quedado
cada átomo con el número que posee el
átomo neutro, y ése es el número de
oxidación. Éste se escribe, en general, en la
parte superior del símbolo atómico y lleva el
signo escrito.
Por ejemplo: Vamos a determinar el
número de oxidación del Cl en Cl2 y en
HCl.
Los dos electrones de enlace se reparten
uno para cada átomo, ya que por tratarse
de átomos del mismo elemento,
obviamente tendrán igual valor de
electronegatividad. Cada átomo de Cl
queda ahora con 7 electrones de
valencia, que son los mismo que tiene el
átomo neutro, lo que determina que su
número de oxidación sea 0.
Los dos electrones de enlace se le
asignan al Cl por ser el átomo de mayor
electronegatividad, quedando así, con 8
electrones de valencia, uno más que los
del átomo neutro, por lo que su número
de oxidación es –1. El H ha quedado sin
su único electrón, y su número de
oxidación es +1.
De las dos reglas anteriores surge una
serie de reglas prácticas que permiten
asignar números de oxidación sin
necesidad de representar las estructuras
de Lewis, las cuales a veces pueden ser
complejas o desconocidas.
I.- NÚMERO DE OXIDACIÓN
Se denomina número de oxidación a la
carga que se le asigna a un átomo cuando
los electrones de enlace se distribuyen
según ciertas reglas un tanto arbitrarias.
Las reglas son:
Los electrones compartidos por átomos de idéntica electronegatividad se distribuyen en forma equitativa entre ellos.
Los electrones compartidos por átomos de diferente electronegatividad se le asignan al más electronegativo.
Luego de esta distribución se compara el
número de electrones con que ha quedado
cada átomo con el número que posee el
átomo neutro, y ése es el número de
oxidación. Éste se escribe, en general, en la
parte superior del símbolo atómico y lleva el
signo escrito.
Por ejemplo: Vamos a determinar el
número de oxidación del Cl en Cl2 y en
HCl.
Los dos electrones de enlace se reparten
uno para cada átomo, ya que por tratarse
de átomos del mismo elemento,
obviamente tendrán igual valor de
electronegatividad. Cada átomo de Cl
queda ahora con 7 electrones de valencia,
que son los mismo que tiene el átomo
neutro, lo que determina que su número
de oxidación sea 0.
Los dos electrones de enlace se le
asignan al Cl por ser el átomo de mayor
electronegatividad, quedando así, con 8
electrones de valencia, uno más que los
del átomo neutro, por lo que su número de
oxidación es –1. El H ha quedado sin su
único electrón, y su número de oxidación
es +1.
De las dos reglas anteriores surge una
serie de reglas prácticas que permiten
asignar números de oxidación sin
necesidad de representar las estructuras
de Lewis, las cuales a veces pueden ser
complejas o desconocidas.
Electronegatividad
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La electronegatividad, (abreviación EN, símbolo χ (letra griega chi)) es una propiedad
química que mide la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo
funcional) para atraer hacia él los electrones, o densidad electrónica, cuando forma un
enlace covalente en una molécula.1 También debemos considerar la distribución de
densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros, tanto en una especie
molecular como en un compuesto no molecular.
La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos
magnitudes, su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con
respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras
propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta
magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace
de valencia.2 La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera
directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera
indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.
Se han propuesto distintos métodos para su determinación y aunque hay pequeñas
diferencias entre los resultados obtenidos todos los métodos muestran la misma tendencia
periódica entre los elementos.
El procedimiento de cálculo más común es el inicialmente propuesto por Pauling. El
resultado obtenido mediante este procedimiento es un número adimensional que se incluye
dentro de la escala de Pauling. Escala que varía entre 0,7 para el elemento menos
electronegativo y 4,0 para el mayor.
Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica,
pues se refiere a un átomo dentro de una molécula3 y, por tanto, puede variar ligeramente
cuando varía el "entorno"4 de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas.
La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad
electrónica o electroafinidad.
Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de
átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares
con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad.
Aplicacion Impacto Economico Ambiental
De Algunos Elementos Buscar
Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza: Metales,
grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades
físicas: estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido; opacidad,
excepto en capas muy finas; buenos conductores eléctricos y térmicos; brillantes, una vez
pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Metales y no metales se encuentran
separados en el sistema periódico por una línea diagonal de elementos. Los elementos a la
izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales.
Los elementos que integran esta diagonal —boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio,
telurio, polonio y astato— tienen propiedades tanto metálicas como no metálicas. Los
elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto,
cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio,
manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio,
plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los
elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos
formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o más metales o de un
metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de
mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas. El número de
elementos que existen en la naturaleza es de 92 pero pueden añadirse algunos elementos
obtenidos artificialmente. Elemento Un elemento es una sustancia constituida por átomos
con el mismo número atómico. Algunos elementos comunes son oxígeno, nitrógeno, hierro,
cobre, oro, plata, hidrógeno, cloro y uranio. Aproximadamente el 75% de los elementos son
metales y los otros son no metales. La mayor parte de los elementos son sólidos a
temperatura ambiente, dos de ellos (mercurio y bromo) son líquidos y el resto son gases.
Pocos elementos se encuentran en la naturaleza en estado libre (no combinados), entre ellos
el oxígeno, nitrógeno; los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón); azufre,
cobre plata y oro. Los más de los elementos se encuentran en la naturaleza combinados con
otros elementos formando compuestos.
Los elementos están clasificados en familias o grupos en la tabla periódica. También se
clasifican en metales y no metales. Un elemento metálico es aquel cuyos átomos forman
iones positivos en solución, y uno no metálico aquel que forma iones negativos en solución.
Los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero no necesariamente el
mismo peso atómico. Los átomos con el mismo número atómico, pero diferentes pesos, se
llaman isótopos. Todos los elementos tienen isótopos, aunque en ciertos casos sólo se
conocen los isótopos sintéticos.
Muchos de los isótopos de los diferentes elementos son inestables, o radiactivos, y por ende
se desintegran para forma átomos estables, del mismo elemento o de algún otro. Se cree
que los elementos químicos son resultado de la síntesis por procesos de fusión a muy altas
temperaturas (en el orden de los 100 000 000ºC o 180 000 000ºF y superiores). La fusión
de las partículas nucleares simples (protones y neutrones) lleva primero a núcleos atómicos
como el helio y luego a los núcleos más pesados y complejos de los elementos ligeros (litio,
boro, berilio y así sucesivamente). Los átomos de helio bombardean a los átomos de
elementos ligeros y producen neutrones. Los neutrones son capturados por los núcleos de
los elementos y producen otros más pesados. Estos dos procesos -fusión de protones y
captura de neutrones- son los procesos principales con que se forman los elementos
químicos. Se han sintetizado varios elementos presentes solamente en trazas o ausentes en
la naturaleza. Son el tecnecio, prometió, astatinio, francio y todos los elementos con
números atómicos superiores a 92. Abundancia cósmica. La abundancia de los elementos
en las rocas de la Tierra, la Tierra en general, los meteoritos, el sistema solar, las galaxias o
todo el universo, corresponde al promedio de las cantidades relativas de los elementos
químicos presentes o, en otras palabreas, ala composición química promedio. La
abundancia de los elementos está dada por el número de átomos de un elemento de
referencia. El silicio comúnmente se toma como el elemento de referencia en el estudio de
la composición de la Tierra y los meteoritos, y los datos están dados en átomos por 106
átomos de silicio. Los resultados de las determinaciones astronómicas de la composición
del Sol y las estrellas con frecuencia se expresan en átomos por 1010 átomos de hidrógeno.
Los análisis químicos ordinarios, entre ellos las técnicas avanzadas para estudios de trazas
de elementos (tales como activación neutrónica o dilución isotópica), sirven para
determinar la composición de rocas y meteoritos. La composición del Sol y las estrellas
puede obtenerse de análisis espectroscópicos cuantitativos. Los elementos más abundantes
en la superficie de la Tierra son oxígeno, silicio, magnesio, calcio, aluminio, así como el
hierro. En el universo, el hidrógeno y el helio constituyen más del 95% de la materia total.
La composición isotópica de los elementos es casi la misma en todo el material terrestre y
en los meteoritos. La abundancia nuclear de los isótopos se puede calcular de la
composición isotópica de un elemento y de su abundancia cósmica. Los valores de
abundancia nuclear muestran una clara correlación con ciertas propiedades nucleares, y
puede suponerse que son una buena aproximación de la distribución del rendimiento
original del proceso termonuclear que provocó la formación de los elementos. Los valores
empíricos de abundancia pueden así servir de base para consideraciones teóricas acerca del
origen de la materia y del universo y han conducido a la siguiente conclusión: no existe un
mecanismo único y simple por el cual puedan haberse formado los elementos, con su
composición isotópica observada. La materia del cosmos parece ser una mezcla de material
formado en diferentes condiciones y tipos de procesos nucleares. Distribución geoquímica.
La distribución de los elementos químicos en las principales zonas de la Tierra (corteza,
manto, núcleo) depende de la historia remota y de la evolución subsecuente tanto de la
Tierra como del sistema solar.
Dado que estos eventos ocurrieron hace largo tiempo y no hay evidencia directa de lo que
en realidad sucedió, hay mucha especulación en la explicación actual de la distribución de
los elementos en las principales zonas de la Tierra. Antes de que evolucionara el sistema
proto-solar para formar el Sol y los planetas probablemente fue una gran nube de gas, polvo
y alguna otra materia en forma de lente y girando. El interior de esta nube, contraída y
calentada en un inicio por atracción gravitacional, elevó su temperatura y presión lo
suficiente para iniciar las reacciones nucleares, generando luz y calor. La materia en los
remolinos dentro de las zonas periféricas de la nube, con el tiempo coalesció y formó los
planetas individuales. Porciones de elementos ligeros más volátiles (como N, C, O e H)
escaparon del interior más caliente del sistema y fueron enriquecidos en los grandes
planetas externos menos densos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Los elementos más
pesados, menos volátiles (como Ca, Na, Ng, Al, Si, K, Fe, Ni y S), tendieron a permanecer
cerca del centro del sistema y fueron enriquecidos en los pequeños planetas internos más
densos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte). Se piensa que el crecimiento de la Tierra fue de
una nube cuya composición era muy parecida a la del tipo de los meteoritos rugosos
conocidos como contritas. La proto-Tierra fue probablemente homogénea, esferoide, sin
zonas delimitadas, de composición aproximadamente condrítica. Según la hipótesis de una
Tierra sin zonas bien delimitadas y el modelo condrítico, la aleación Ni-Fe formó el núcleo,
y las fases remanentes formaron el manto. En una época muy remota de su historia (hace 4–
5 x 109 años) es probable que tuviera principalmente forma sólida. La mayoría de los
estudiosos de la Tierra suponen que un calentamiento posterior, debido a la contracción
adiabática y decaimiento radiactivo, originó un extenso fenómeno de fusión, la aleación Ni-
Fe, su fundió inicialmente; por su mayor densidad, la aleación se mantuvo en su posición y
formó el núcleo. Este evento se conoce como la catástrofe del hierro. Al continuar la fusión
habría creado tres líquidos inmiscibles; silicatos, sulfuros y aleaciones. Los silicatos,
sulfuros y otros compuestos remanentes podrían haber formado el manto que rodea el
núcleo. La nueva capa oceánica, compuesta principalmente de rocas basálticas, daría lugar
a los arrecifes de alta mar (centros de difusión) por medio de una fusión parcial del manto.
En relación con el manto, la corteza basáltica está enriquecida en Si, Al, Ca, Na, K y un
gran número de elementos iónicos litó filos; pero es pobre en Mg, Fe y ciertos metales de
transición (del grupo VIII en particular). El proceso de fusión parcial de la parte superior
del manto y la ascensión del magma formaron una nueva corteza, y puede ser el mecanismo
dominante para la concentración de los elementos que enriquecieron la capa de la corteza a
expensas del manto. La fusión parcial también ocurrió dentro de la corteza continental,
provocando a la formación y ascenso de magmas comparativamente ricos en elementos del
manto, y pobre en relación con los elementos de las rocas de las que provienen los magmas.
Éstos tienden a moverse hacia arriba con el tiempo, solidificándose en ocasiones y
formando parte de la corteza continental con diversas zonas, una superior, teniendo una
composición granítica, y una inferior (sima), de composición desconocida, probablemente
parecida a la del basalto.
La corteza granítica superior es aún más abundante en elementos de la corteza.
Modificaciones posteriores de la corteza continental superior pueden ocurrir a través de
procesos como la sedimentación climática, el metamorfismo y la diferenciación ígnea.
Elementos actínidos. Serie de elementos que comienza con el actinio (número atómico 89)
y que incluye el torio, protactinio, uranio y los elementos transuránicos hasta el laurencio
(número atómico 103). Estos elementos tienen gran parecido químico con los lantánidos, o
tierras raras, elementos de números atómicos 57 a 71. Sus números atómicos, nombres y
símbolos químicos son: 89, actinio (Ac), el elemento prototipo, algunas veces no se incluye
como un miembro real de la serie; 90, torio (Th); 91, protactinio (Pa); 92, uranio (U); 93,
neptunio (Np); 94, plutonio (Pu); 95, americio (Am); 96, curio (Cm); 97, berkelio (Bk); 98,
californio (Cf); 99, einstenio (Es); 100, fermio (Fm); 101, mendelevio (Md); 102, nobelio
(No); 103, laurencio (Lr). A excepción del torio y el uranio, los actínidos no están presentes
en la naturaleza en cantidades apreciables. Los elementos transuránicos se descubrieron e
investigaron como resultado de sus síntesis en reacciones nucleares. Todos son radiactivos,
y con excepción del torio y el uranio, incluso en pequeñas cantidades, deben manejarse con
precauciones especiales. La mayor parte de los actínidos tienen lo siguiente en común:
cationes trivalentes que forman iones complejos y orgánicos; los sulfatos, nitratos,
halogenuros, percloratos y sulfuros correspondientes son solubles, mientras que los
fluoruros y oxalatos son insolubles en ácidos. Elementos métalo ácidos.. Los Los elementos
químicos con los siguientes números atómicos y nombres: 23, vanadio, V; 41, niobio, Nb;
73, tántalo, Ta; 24, cromo, Cr; 42, molibdeno, Mo; 74, tungsteno, W; 25, manganeso, Mn;
43, tecnecio, Tc y 75, renio, Re. Estos elementos son un subgrupo integrante de los grupos
V, VI y VII de la tabla periódica, respectivamente. En estado elemental todos son metales
de alta densidad, alto punto de fusión y baja volatilidad. La clasificación como elementos
métalo ácidos se refiere al hecho de que sus óxidos reaccionan con el agua para producir
soluciones ligeramente ácidas, en contraste con el comportamiento más usual de los óxidos
de otros metales que dan soluciones básicas. Elementos nativos. Elementos que aparecen en
la naturaleza sin combinarse con otros. Además de los gases libres de la atmósfera, existen
alrededor de 20 elementos que se encuentran bajo la forma de minerales en estado nativo.
Éstos se dividen en metales, semi-metales y no metales. El oro, la plata, el cobre y el
platino son los más importantes entre los metales, y cada uno de ellos se ha encontrado en
ciertas localidades en forma lo suficientemente abundante para que se exploten como si
fueran minas. Otros metales menos comunes son los del grupo del platino, plomo,
mercurio, tantalio, estaño y zinc. El hierro nativo se encuentra, en escasas cantidades, lo
mismo como hierro terrestre que como procedente de meteoritos. Los semi-metales nativos
pueden dividirse en: 1) el grupo del arsénico, que incluye al arsénico, antimonio y bismuto,
y 2) el grupo del telurio, que incluye el telurio y el selenio. Los no metales nativos son el
azufre y el carbón en sus formas de grafito y diamante. El azufre nativo es la fuente
industrial principal de este elemento.
Elementos de tierras raras. Al grupo de 17 elementos químicos, con números atómicos 21,
39 y 57–71, se le conoce con el nombre de tierras raras; el nombre lantánidos se reserva
para los elementos del 58 a 71. El nombre de tierras raras es inapropiado, porque no son ni
raras ni tierras. La mayor parte de las primeras aplicaciones de las tierras raras
aprovecharon sus propiedades comunes, utilizándose principalmente en las industrias del
vidrio, cerámica, de alumbrado y metalurgia. Hoy, estas aplicaciones se sirven de una
cantidad muy considerable de la mezcla de tierras raras tal como se obtienen del mineral,
aunque algunas veces esta mezcla se complementa con la adición de cerio o se eliminan
algunas de sus fracciones de lantano o cerio. Estos elementos presentan espectros muy
complejos, y los óxidos mezclados, cuando se calientan, dan una luz blanca intensa
parecida a la luz solar, propiedad que encuentra su aplicación en arcos con núcleo de
carbón, como los que se emplean en la industria del cine. Los metales de las tierras raras
tienen gran afinidad por los elementos no metálicos; por ejemplo, hidrógeno, carbono,
nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y halogenuros. Cantidades considerables de las mezclas
de metales raros se reducen a metales, como el ―misch metal‖, y estas aleaciones se utilizan
en la industria metalúrgica. Las aleaciones de cerio y las mezclas de tierras raras se
emplean en la manufactura de piedras de encendedor. Las tierras raras se utilizan también
en la industria del petróleo como catalizador. Granates de itrio y aluminio (YAG) se
emplean en el comercio de joyería como diamantes artificiales. Aunque las tierras raras
están ampliamente distribuidas en la naturaleza, por lo general se encuentran en
concentración baja, y sólo existen en alta concentración en las mezclas de cierto número de
minerales. La abundancia relativa de las diferentes tierras raras en algunas rocas,
formaciones geológicas, astrofísicos y cosmólogos. Los elementos de las tierras raras son
metales que poseen propiedades individuales particulares. Muchas de las propiedades de los
metales de las tierras raras y de las mezclas indican que son muy sensibles a la temperatura
y la presión. También son diferentes cuando consideramos las medidas entre los ejes
cristalinos de los metales; por ejemplo, la conductividad eléctrica, la constante de
elasticidad, etc. Las tierras raras forman sales orgánicas con ciertos compuestos quelato-
orgánicos. Esto quelatos, que han reemplazado parte del agua alrededor de los iones,
aumenta las diferencias en las propiedades entre cada elemento de las tierras raras, lo que se
ha aprovechado en los métodos modernos de separación por intercambio iónico. Elementos
de transición.. En términos amplios, son los elementos con número atómico del 21–31, 39–
49 y 71–81. En la clasificación más estricta de los elementos de transición, preferida por
muchos químicos, incluyen sólo los elementos de número atómico 22–28, 40–46 y 72 al 78.
Todos los elementos de esta clasificación tienen uno o más electrones en la subcapa
parcialmente llena y tienen, por lo menos, un estado de oxidación bien conocido. Todos los
elementos de transición son metales y, en general, se caracterizan por sus elevadas
densidades, altos puntos de fusión y bajas presiones de vapor. En el mismo subgrupo, estas
propiedades tienden a aumentar con el incremento del peso atómico.
La facilidad para forma enlaces metálicos se demuestra por la existencia de una gran
variedad de aleaciones entre diferentes metales de transición. Los elementos de transición
incluyen la mayor parte de los metales de mayor importancia económica, como el hierro,
níquel y zinc, que son relativamente abundantes por una parte, y, por otra, los metales para
acuñación, cobre, plata y oro. También se incluyen elementos raros y poco conocidos,
como el renio y el tecnecio, el cual no se encuentra en la Tierra en forma natural, aunque sí
en pequeñas cantidades como producto de fisión nuclear. En sus compuestos, los elementos
de transición tienden a exhibir valencias múltiples; la valencia máxima tiende a
incrementarse de 3+ en la serie (Sc, Y, Lu) a 8+ en el quinto miembro (Mn, Re). Una de las
características más importantes de los elementos de transición es la facilidad con que
forman iones complejos y estables. Las características que contribuyen a esta capacidad son
la elevada relación carga-radio y la disponibilidad de sus orbitales d parcialmente llenos,
los cuales pueden ser utilizados para forma enlaces. La mayor parte de los iones y
compuesto de los metales de transición son coloridos, y muchos de ellos paramagnéticos.
Tanto el color como el paramagnetismo se relacionan con la presencia de electrones
desapareados en la subcapa d. Por su capacidad para aceptar electrones en los orbitales d
desocupados, los elementos de transición y sus compuestos exhiben con frecuencia
propiedades catalíticas. Por lo general, las propiedades de los elementos de transición son
intermedias entre los llamados elementos representativos, en que las subcapas están
completamente ocupadas por electrones (elementos alcalinos; halógenos), y los interiores o
elementos de transición f, en que los orbitales de las subcapas desempeñan un papel mucho
menos importante en las propiedades químicas. Elementos transuránicos. Elementos
sintéticos con números atómicos superiores al del uranio (número atómico 92). Son
miembros de los actínidos, desde el neptunio (número atómico 93) hasta el laurencio
(número atómico 103) y los elementos transactínidos (con números atómicos superiores a
103). El concepto de peso atómico en el sentido que se da a los elementos naturales no es
aplicable a los elementos transuránicos, ya que la composición isotópica de cualquier
muestra depende de su fuente. En la mayor parte de los casos el empleo de número de masa
del isótopo de mayor vida media en combinación con una evaluación de su disponibilidad
ha sido adecuado. Buenas elecciones en el momento actual son: neptunio, 237; plutonio,
242; americio, 243; curio, 248; berkelio, 249; californio, 250; einstenio, 254; fermio, 257;
mendelevio, 258; nobelio, 259; laurencio, 260; rutherfordio (elemento 104), 261; hafnio
(elemento 105), 262 y elemento 106, 263. Los actínidos son químicamente similares y
tienen gran semejanza química con los lantánidos o tierras raras (números atómicos 51–71).
Los transactínidos, con números atómicos 104–118, deben ser colocados en una tabla
periódica ampliada debajo del periodo de elementos comenzando con el hafnio, número
atómico 72, y terminando con el radón, número atómico 86. Esta disposición permite
predecir las propiedades químicas de estos elementos y sugiere que tendrán una analogía
química, elemento por elemento, con los que aparecen inmediatamente arriba de ellos en la
tabla periódica.
Los transuránicos, incluyendo hasta al fermio (número atómico 100), se producen en
grandes cantidades por medio de la captura sucesiva de electrones en los reactores
nucleares. El rendimiento disminuye con el incremento del número atómico y el más
pesado que se produce en cantidades apreciables es el einstenio (número 99). Muchos otros
isótopos se obtienen por bombardeo de isótopos blanco pesados con proyectiles atómicos
cargados en aceleradores; más allá del fermio todos los elementos se obtienen por
bombardeo de iones pesados. Se predice que los transactínidos que siguen al elemento 106
tendrán una vida media muy corta, pero consideraciones teóricas sugieren una estabilidad
nuclear mayor, si se comparan con los elementos precedentes y sucesivos, para una gama
de elementos situados alrededor de los números atómicos 110, 115 o 120 a causa de la
estabilidad predicha por derivarse de capas nucleares cerradas.
((((((ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONOMICA))))))
Combustibles y carburantes. Los combustibles son cuerpos capaces de combinarse con él
oxigeno con desprendimiento de calor. Los productos de la combustión son generalmente
gaseosos. Por razones prácticas, la combustión no debe ser ni muy rápida ni demasiado
lenta. Puede hacerse una distinción entre los combustibles quemados en los hogares y los
carburantes utilizados en los motores de explosión; aunque todos los carburantes pueden ser
empleados como combustibles, no ocurre lo mismo a la viceversa. Clasificación y
utilización de los combustibles: Los distintos combustibles y carburantes utilizados pueden
ser: sólidos, líquidos o gaseosos. Combustibles sólidos. Carbones naturales: Los carbones
naturales proceden de la transformación lenta, fuera del contacto con el aire, de grandes
masas vegetales acumuladas en ciertas regiones durante las épocas geológicas. El proceso
de carbonización, en unos casos, muy antiguo, además de que influyen otros factores, como
las condiciones del medio ambiente y el tipo de vegetal original. Se han emitido numerosas
teorías para explicar la formación de las minas de carbón, pero ninguna es totalmente
satisfactoria. Madera: La madera se utiliza sobre todo en la calefacción domestica. En los
hogares industriales, salvo en los países en que es muy abundante, no suele emplearse.
Combustibles líquidos. Petróleo: Se encuentra en ciertas regiones del globo (Estados
Unidos, Venezuela, U.R.S.S., etc.) en yacimientos subterráneos, se extrae haciendo
perforaciones que pueden alcanzar los 7000 m de profundidad.
Él petróleo bruto, que contiene agua y arena, es llevado a unos recipientes de decantación;
si no se refina en el lugar de extracción, es transportado por medio de tuberías de acero
estirado, de un diámetro interior de 5 a 35 cm, que son los llamados oleoductos.
El petróleo bruto, líquido de aspecto muy variable, es una mezcla extremadamente
compleja de numerosos hidrocarburos, con pequeñas cantidades de otras sustancias. Según
su origen, predominan los hidrocarburos saturados o los hidrocarburos cíclicos; pero en
todos los petróleos los dos tipos de hidrocarburos existen en proporciones muy variables.
Combustibles gaseosos. Gas natural: En el interior de la corteza terrestre existen bolsas que
contienen cantidades importantes de gases combustibles cuyo origen es probablemente
análogo al de los petróleos. La presión de estos gases suele ser elevada, lo cual permite su
distribución económica a regiones extensas. Están constituidos principalmente por metano,
con pequeñas cantidades de butano, y aun por hidrocarburos líquidos. Estos, una vez
extraídos, constituyen un buen manantial de gasolina. Butano y Propano: Se extraen del
petróleo bruto, en el que se encuentran disueltos. También se originan en las diversas
operaciones del tratamiento de los petróleos. Son fácilmente licuables a una presión baja y
pueden transportarse en estado líquido en recipientes metálicos ligeros. Son utilizados
como gases domésticos en las regiones donde no existe distribución de gas del alumbrado.
Hidrógeno: El hidrógeno puro, generalmente producido por electrólisis del agua, no se
utiliza como combustible más que en soldadura autógena y en la fabricación de piedras
preciosas sintéticas. En este caso es irreemplazable: como no contiene carbono, no existe el
peligro de que altere la transparencia de las piedras. Acetileno: Se obtiene por acción del
agua sobre el carburo de calcio. Da una llama muy caliente y muy brillante. Se emplea en
soldadura y para el alumbrado; pero estas son aplicaciones accesorias: el acetileno es, sobre
todo, un intermediario importante en numerosas síntesis químicas industriales.
Abundancia De Los Elementos En La
Naturaleza Buscar
Los elementos químicos existentes en la naturaleza son 92 y pueden presentarse en estado
gaseoso, líquido o sólido. De su unión está formada toda la materia que observamos en el
Universo.
Elementos químicos son por ejemplo: el hidrógeno, el helio, el oxígeno, el hierro, el uranio
Para tener una amplia idea de los elementos químicos principales que están presentes en la
vida, se plantean 30 elementos distintos a continuación:
Elemento Símbolo Aportación o presencia en los seres vivos y la Biología
Carbono C Algunos la consideran la estructura fundamental de la vida, ya que es un
elemento muy energético que proporciona grandes cantidades de energía a los seres que la
consumen. El carbono forma azúcares, como podemos apreciar el nombre ―carbohidratos‖
ó hidratos de carbono, también en los lípidos, como en los glicéridos. En conclusión, el
carbono es un elemento demasiado presente en la naturaleza y de gran ayuda para los seres
vivos.
Hidrógeno H El hidrógeno es un gas muy inestable de la materia que esta muy presente en
los seres vivos. Para empezar, forma el agua, y todos ó la mayoría de los seres vivos tienen
agua. El hidrógeno en forma de gas casi no se presenta en los seres vivos, ya que el mismo
al ser muy inestable, siempre vendrá combinado con otros elementos.
Oxígeno O Este elemento también es fundamental en todo ser vivo y en el estudio de la
biología. Todo ser vivo aerobio necesita del oxígeno para eliminar el exceso de carbono en
el organismo, y alimentar a las células, proceso conocido por respiración. El oxígeno
también es importante por que forma compuestos nutritivos que alimentan a muchos seres
vivos.
Nitrógeno N Al igual que los ya mencionados, el nitrógeno también es muy vital para los
organismos, lo encontramos en la orina animal (ciclo del nitrogeno) y en las hojas de las
plantas (fotosíntesis). El nitrógeno esta en los ciclos que realizan los seres vivos, es un
elemento nutritivo
Fósforo P El fósforo es un elemento fundamental en todo ser vivo, pero quisiera hablar de
los problemas ecológicos (dentro del campo de estudio de la biología) que ocasiona: el
fósforo como sirve de alimento para las plantas se utiliza en la elaboración de fertilizantes,
pero el uso inadecuado del fósforo causa la erosión del suelo, y diversas alteraciones al
suelo.
Potasio K Esta en muchas plantas, como el plátano. Forma glucógeno, reafirmándolo,
transforma el glucógeno de los músculos, por lo que al ser comido por los animales, los
nutre y evita los calambres frecuentes.
Azufre S El azufre cuando no tiene un uso adecuado provoca daños a los seres vivos, como
cuando se expulsa en grandes cantidades, produce la lluvia ácida, que es mala para los seres
vivos. Este elemento como los demás en exceso provocan daño a los seres vivos.
Calcio Ca El calcio por ejemplo, en el ser humano forma estructuras de soporte y el sistema
locomotor, por lo que este elemento se encuentra en grandes proporciones del ser humano.
Muchos otros seres como plantas y animales (mamíferos:vaca) la tienen en grandes
cantidades, un elemento en grandes cantidades en los seres vivos.
Magnesio
Continuación de magnesio Mg El magnesio es un metal muy abundante en la naturaleza -
representa el 2,09% aproximadamente-, en la que aparece formando parte de un gran
número de compuestos químicos, como magnesita, dolomita, carnalita, asbesto, olivino,
brucita, talco, serpentina, etc.. En el agua del mar ocupa el segundo lugar -el primero es
para el sodio-, alcanzando una concentración de 1,27 g/1.ambién se encuentra, aunque en
cantidades ínfimas, formando parte de la estructura orgánica de todos los seres vivos, tanto
animales como vegetales. Por ello, es uno de los 22 elementos químicos llamados
―bioelementos‖ o ―elementos biogenéticos‖.
Flúor F Es el elemento más electronegativo, por lo tanto es uno de los elementos que más
tienden a reaccionar con el medio. Para el estudio e ciertos tipos de huesos como las
dentaduras (puede abarcarlo la odontología en el apoyo de la biología) ó esmaltes óseos, es
indispensable conocer sus concentraciones en los distintos seres para realizar análisis.
Cobre Cu Es un metal pesado que se encuentra de manera mínima en un ser vivo, ya que en
su condición de metal es tóxico si se presenta en grandes cantidades. El cobre también,
sienta bases en la mineralogía, y la aplicación de esta al medio. No obstante, el cobre como
va . También esta dentro de la electroquímica, y esta aporta grandes estudios que auxilian a
la biología,
Zinc Zn Es un compuesto abundante en el océano, ya que las sales marinas estan
compuestas por varios compuestos, entre ellos zinc, que es vital para la preservación de
escamas en los animales, distintas funciones dependiendo del zinc en diversas algas, puede
entrar en el estudio de las diversas especies biológicas clasificadas.
Aluminio Al Existe entre muchos nutrientes orgánicos en forma de silicatos de aluminio,
no debe ser ingerido con exceso, provoca malestares ó hasta enfermedades crónicas, pero
hay que tener que el aluminio esta en el estudio de la biología por que se presenta no solo
en seres vivos, si no en minerales (mineralogía), tambien lo estudia la biología para definir
conceptos básicos y la relación con el hombre y su medio.
Hierro Fe Es un elemento rojizo de gran importancia para la vida. El hierro es un elemento
que nutre a los glóbulos rojos de la sangre de todo ser vivo, si se carece de hierro, la anemia
es producida, por lo que es difícil la supervivencia. El hierro ha sido objeto de estudio de la
biología par comprender la evolución de las células, necesitan de metales especiales para su
fortalecimiento.
Silicio Si Este elemento ha cusado mucha controversía en campos un poco fuera de la
biología. ¿no lo cree?, pues la vida se ha estado buscando en los meteoritos, y se ha
detectado presencia de carbono y de silicio, son muy fundamentales en las células
primitivas, se piensa que viven estos elementos en cristales de hierro, entraría en la zona de
problemas tecnológicos de la biología
Bario Ba Es un elemento que se encuentra en las células pero sobre todo en la pigmentación
(aunque usted no lo crea). La biología debe determinar las especies dependiendo del color
de piel, la raza, si es pura, impura, por la genética se nivelan diversas concentraciones de
bario en el cuerpo, etc.
Estroncio Sr Es un elemento que afecta a la atmósfera, por lo que hay que conocer que
substancis ó ue seres contienen el elemento para estudiarlo y evitar la contaminación
atmosférica, El estroncio además, forma parte del agua de mar, es uno de los pocos
elementos que no se encuentran compuestos en el agua de mar.
Rubidio Rb Es un metal alcalino que reacciona mucho, es inestable. Dentro de muchas
reacciones se desprende el calor, y el calor puede aportar grandes aportaciones al cuerpo,
elevar la temperatura para quemar calorías, las dietas y nutrición que lo abarca la biología.
Litio Li Es un elemento que se oxida con facilidad, y más estando en combinación con los
organismos, por eso la existencia de antioxidantes nos ayudan a no desaparecer este
bioelemento de nuestro organismo, y la biología debe estudiarlo para conocerlo y
preservarlo en el hombre.
Plomo Pb Plomo es uno de los metales que contribuye a la fortficación de ciertos órganos ó
estructuras óseas. Tenemos como esceso de plomo en las personas el ennegrecimiento de
encías por ejemplo, la biología estudia el rango en que este elemento puede estar en las
personas.
Sodio Na El sodio por si solo es un elemento bastante dañino para la salud, pero si esta
junto con otros elementos, sus propiedades modifican y es beneficial para los seres vivos.
Por esto la biología debe recurrir a su estudio para entablar bienes y males de este
elemento, la ecología puede estar inmersa, relación del ser con el medio, el sodio forma
parte del medio.
Yodo I Sirve mucho en la composición del Lugol, un identificador de almidones, ayuda a
identificarlo junto con el potasio cambiando su color. La biología se apoya en sustancias
como estas para la observació microscópica, microbiología, citología.
Cloro Cl Es un gas que al combinarse con elementos como el sodio forma sales minerales
que sirven de nutrimentos en los seres vivos. En forma salina forma protección de huesos,
nutre las células de organismos. En el medio ambiente el cloro sirve de circulación en los
ciclos de elementos variados. Su principal funcion biológica es la formación de sales….
Germanio Ge Este elemento aporta grandes estudios a la biología marina, puesto que se ha
descubierto la presencia de este elemento en el agua de mar en pocas cantidades, y que los
peces necesitan un poco de estos elementos en sus escamas, y otras especies de igual forma
para sus tejidos.
Galio Ga Es muy importante en la fitoplantación , es decir, en el uso de los suelos, por lo
que da ayuda a la bioedafología, que es el aporte del estudio de los suelos a la bioogía. El
galio forma parte de aquellos metales que nutren el suelo natural.
Titanio Ti Forma y nutre a las bacterias marinas conocidas como planctón, que alimenta a
diversas especies. El estudio de la presencia del titanio en los seres vivos nos sienta bases
para descifrar los contenidos de las células. Muchos organelos tienen en pocas cantidades el
titanio, por eso cuando mueren, existe presencia de óxido de titnanio, ya que el titanio
restante se mezcló con el agua del organismo, se encuentra en pocas cantidades.
Manganeso Mn Nos sirve en un aspecto para estudiar sus reacciones con el agua, cuando el
manganeso esta en contacto con el agua, cambia el sabor y el olor de la misma, nos sirve
para el estudio más detallado del agua en ciertas zonas y que aportan a la biología el
tratamiento del agua, para la fisiología humana por ejemplo, o la homeostasis, equilibrio del
cuerpo con el medio acuoso.
Boro B El boro es un elemento tóxico para el organismo, y dependiendo de la
contaminación (problemas ecológicos) puede presentarse en el aire, es por eso que la
biología debe estudiar y proponer soluciones estudiando este elemento, proponer algún
anticuerpo, bastantes soluciones no específicamente del ser vivo, sino del entorno.
Radio Ra En este queía realizar un paréntesis. El radio es el que ha dado la pauta para el
descubrimiento de la radioactividad, y esta nos ha dado grandes aportaciones a la biología,
nos ha resuelto muchos problemas con relación a la genética, etc…
Cadmio Cd Es un elemento que se ha encontrado en la alimentación básica marina, puesto
que todos los seres marinos lo presentan en su composición, y lo han tenido a través de su
propia evolución. Es un elemento muy importante de estudio dentro de la hiteología
marina.
Elementos De Importancia Economica
Los elementos de importancia económica son los siguientes:
Boro
El boro tiene importantes aplicaciones en el campo de la energía nuclear. Se utiliza en los
detectores de partículas, y debido a su alta absorción de neutrones se utiliza como
absorbente de control en los reactores nucleares y como material constituyente de los
escudos contra neutrones
Carbono
Los isótopos carbono 13 y carbono 14 se usan como trazadores en la investigación
bioquímica. El carbono 14 se utiliza también en la técnica llamada método del carbono 14 ,
que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas. Este isótopo es
producido continuamente en la atmósfera por los rayos cósmicos, y se incorpora a toda la
materia viva. Como el carbono 14 se desintegra con un periodo de semi desintegración de
5.760 años, la proporción entre el carbono 14 y el carbono 12 en un espécimen dado,
proporciona una medida de su edad aproximada.
Nitrógeno
La mayor parte del nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación
fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se
preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea,
hidracina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas
incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se
utiliza como anestésico en cirugía.
El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogenia como
agente enfriante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales
cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno
Oxigeno
Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los
cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy
superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se le administra a pacientes
con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde
la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con
oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal. Es muy
importante como líquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes
Fluor
Los compuestos de flúor tienen muchas aplicaciones. Los clorofluorocarbonos, ciertos
líquidos o gases inodoros y no venenosos, como el freón, se usan como agente dispersante
en los vaporizadores aerosol y como refrigerante. Sin embargo, en 1974, algunos científicos
sugirieron que esos productos químicos llegaban a la estratosfera y estaban destruyendo la
capa de ozono de la Tierra. Con la confirmación de estos descubrimientos al final de la
década de 1980, la fabricación de esos productos químicos empezó a eliminarse por etapas.
Otro producto químico, el teflón, un plástico de flúor muy resistente a la acción química, se
usa ampliamente para componentes en la industria automovilística, y también como
recubrimiento antiadherente de la superficie interior de las sartenes y otros utensilios de
cocina con el fin de reducir la necesidad de grasas al cocinar. Muchos compuestos
orgánicos de flúor desarrollados durante la II Guerra Mundial mostraron un amplio
potencial comercial. Por ejemplo, los hidrocarburos líquidos fluorados derivados del
petróleo son útiles como aceites lubricantes muy estables. El hexafluoruro de uranio, que es
el único compuesto volátil del uranio, se usa en el proceso de difusión gaseosa para
proporcionar combustible a las plantas de energía.
Silicio
Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero. Para
fabricar el acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas cantidades de silicio;
el acero común contiene menos de un 0,03% de silicio. El acero de silicio, que contiene de
2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues
la aleación presenta baja histéresis. Existe una aleación de acero, el durirón, que contiene
un 15% de silicio y es dura, frágil y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los
equipos industriales que están en contacto con productos químicos corrosivos. El silicio se
utiliza también en las aleaciones de cobre, bronce y latón . El silicio es un semiconductor;
su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de los metales y
la de los aislantes. La conductividad del silicio puede controlarse añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades
eléctricas del silicio y su abundancia en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y
aplicación de los transistores y circuitos integrados que se utilizan en la industria
electrónica.
La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y
porcelana, y tienen importantes aplicaciones individuales. La sílice fundida, que es un
vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo o hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza
por un bajo coeficiente de expansión y una alta resistencia a la mayoría de los productos
químicos. El gel de sílice es una sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando
parte del agua de un precipitado gelatinoso de ácido silícico, Si O 2•H2O, el cual se obtiene
añadiendo ácido clorhídrico a una disolución de silicato de sodio. El gel de sílice absorbe
agua y otras sustancias y se usa como agente desecante y decolorante.
El silicato de sodio (Na 2 Si O 3?), también llamado vidrio, es un silicato sintético
importante, sólido amorfo, incoloro y soluble en agua, que funde a 1.088 °C. Se obtiene
haciendo reaccionar sílice (arena) y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando
arena con hidróxido de sodio concentrado a alta presión. La disolución acuosa de silicato de
sodio se utiliza para conservar huevos; como sustituto de la cola o pegamento para hacer
cajas y otros contenedores; para unir gemas artificiales; como agente incombustible, y
como relleno y adherente en jabones y limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es
el carborundo, un compuesto de silicio y carbono que se utiliza como abrasivo. El
monóxido de silicio, SiO, se usa para proteger materiales, recubriéndolos de forma que la
superficie exterior se oxida al dióxido Si O 2. Estas capas se aplican también a los filtros de
interferencias.
Fósforo
La mayoría de los compuestos del fósforo son trivalentes y pentavalentes. El fósforo se
combina fácilmente con oxígeno formando óxidos, siendo los más importantes el óxido de
fósforo (III),P 2 O 3?, y el óxido de fósforo (V), P 2 O 5. El óxido de fósforo un sólido
cristalino blanco, se emplea como agente reductor. Es una sustancia delicuescente (se
disuelve con la humedad del aire) y su vapor es tóxico. El óxido de fósforo (V), un sólido
amorfo, blanco y delicuescente, sublima a 250 °C. Reacciona con agua formando ácido
fosfórico y se utiliza como agente desecante.
El fósforo forma hidruros con hidrógeno, siendo el más importante el PH3, semejante al
amoníaco (NH3) o hidruro de nitrógeno. Todos los halógenos se combinan directamente
con el fósforo formando haluros, que se usan en la preparación de haluros de hidrógeno y
compuestos orgánicos. Los compuestos comerciales del fósforo más importantes son el
ácido fosfórico y sus sales denominadas fosfatos. La mayor parte de los compuestos del
fósforo se utilizan como fertilizantes. También se emplean para aclarar disoluciones
azucaradas, así como en pruebas de tejidos de seda y materiales ignífugos, y en aleaciones
de fósforo-bronce y fósforo- cobre. El fósforo blanco se usa para preparar raticidas y el
fósforo rojo para elaborar fósforos o cerillas
Azufre
La aplicación más importante del azufre es la fabricación de compuestos como ácido
sulfúrico, sulfitos, sulfatos y dióxido de azufre, todos ellos ya citados. En medicina, el
azufre ha cobrado gran relevancia por la extensión del uso de las sulfamidas y su utilización
en numerosas pomadas tópicas. Se emplea también para fabricar fósforos, caucho
vulcanizado, tintes y pólvora. En forma de polvo finamente dividido y frecuentemente
mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas. La sal tiosulfato de
sodio, Na 2 S 2 O 3?•5H2O, llamada impropiamente hiposulfito, se emplea en fotografía
para el fijado de negativos y positivos. Combinado con diversas láminas de minerales
inertes, el azufre constituye un pegamento especial utilizado para sujetar objetos metálicos
a la roca, como en el caso de los rieles o vías de tren y cadenas. El ácido sulfúrico es uno de
los productos químicos industriales más importantes, pues además de emplearse en la
fabricación de productos que contienen azufre sirve también para elaborar una gran
cantidad de materiales que no contienen azufre en sí mismos como el ácido fosfórico.
Arsénico
El arsénico se usa en grandes cantidades en la fabricación de vidrio para eliminar el color
verde causado por las impurezas de compuestos de hierro. Una carga típica en un horno de
vidrio contiene un 0,5 % de trióxido de arsénico. A veces se añade al plomo para
endurecerlo, y también se usa en la fabricación de gases venenosos militares como la
lewisita y la adamsita. Hasta la introducción de la penicilina, el arsénico era muy
importante en el tratamiento de la sífilis. En otros usos médicos ha sido desplazado por las
sulfamidas o los antibióticos. Los arseniatos de plomo y calcio se usan frecuentemente
como insecticidas. Ciertos compuestos de arsénico, como el arseniuro de galio (Ga As), se
utilizan como semiconductores. El Ga As se usa también como láser.
Elementos De Importancia Economica
Los elementos de importancia económica son los siguientes:
Boro
El boro tiene importantes aplicaciones en el campo de la energía nuclear. Se utiliza en los
detectores de partículas, y debido a su alta absorción de neutrones se utiliza como
absorbente de control en los reactores nucleares y como material constituyente de los
escudos contra neutrones
Carbono
Los isótopos carbono 13 y carbono 14 se usan como trazadores en la investigación
bioquímica. El carbono 14 se utiliza también en la técnica llamada método del carbono 14 ,
que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas. Este isótopo es
producido continuamente en la atmósfera por los rayos cósmicos, y se incorpora a toda la
materia viva. Como el carbono 14 se desintegra con un periodo de semi desintegración de
5.760 años, la proporción entre el carbono 14 y el carbono 12 en un espécimen dado,
proporciona una medida de su edad aproximada.
Nitrógeno
La mayor parte del nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación
fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se
preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea,
hidracina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas
incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se
utiliza como anestésico en cirugía.
El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogenia como
agente enfriante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales
cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno
Oxigeno
Se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los
cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy
superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se le administra a pacientes
con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde
la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con
oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
El oxígeno de gran pureza se utiliza en las industrias de fabricación de metal. Es muy
importante como líquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes
Fluor
Los compuestos de flúor tienen muchas aplicaciones. Los clorofluorocarbonos, ciertos
líquidos o gases inodoros y no venenosos, como el freón, se usan como agente dispersante
en los vaporizadores aerosol y como refrigerante. Sin embargo, en 1974, algunos científicos
sugirieron que esos productos químicos llegaban a la estratosfera y estaban destruyendo la
capa de ozono de la Tierra. Con la confirmación de estos descubrimientos al final de la
década de 1980, la fabricación de esos productos químicos empezó a eliminarse por etapas.
Otro producto químico, el teflón, un plástico de flúor muy resistente a la acción química, se
usa ampliamente para componentes en la industria automovilística, y también como
recubrimiento antiadherente de la superficie interior de las sartenes y otros utensilios de
cocina con el fin de reducir la necesidad de grasas al cocinar. Muchos compuestos
orgánicos de flúor desarrollados durante la II Guerra Mundial mostraron un amplio
potencial comercial. Por ejemplo, los hidrocarburos líquidos fluorados derivados del
petróleo son útiles como aceites lubricantes muy estables. El hexafluoruro de uranio, que es
el único compuesto volátil del uranio, se usa en el proceso de difusión gaseosa para
proporcionar combustible a las plantas de energía.
Silicio
Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero. Para
fabricar el acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas cantidades de silicio;
el acero común contiene menos de un 0,03% de silicio. El acero de silicio, que contiene de
2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues
la aleación presenta baja histéresis. Existe una aleación de acero, el durirón, que contiene
un 15% de silicio y es dura, frágil y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los
equipos industriales que están en contacto con productos químicos corrosivos. El silicio se
utiliza también en las aleaciones de cobre, bronce y latón . El silicio es un semiconductor;
su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de los metales y
la de los aislantes. La conductividad del silicio puede controlarse añadiendo pequeñas
cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades
eléctricas del silicio y su abundancia en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y
aplicación de los transistores y circuitos integrados que se utilizan en la industria
electrónica.
La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y
porcelana, y tienen importantes aplicaciones individuales. La sílice fundida, que es un
vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo o hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza
por un bajo coeficiente de expansión y una alta resistencia a la mayoría de los productos
químicos. El gel de sílice es una sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando
parte del agua de un precipitado gelatinoso de ácido silícico, Si O 2•H2O, el cual se obtiene
añadiendo ácido clorhídrico a una disolución de silicato de sodio. El gel de sílice absorbe
agua y otras sustancias y se usa como agente desecante y decolorante.
El silicato de sodio (Na 2 Si O 3?), también llamado vidrio, es un silicato sintético
importante, sólido amorfo, incoloro y soluble en agua, que funde a 1.088 °C. Se obtiene
haciendo reaccionar sílice (arena) y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando
arena con hidróxido de sodio concentrado a alta presión. La disolución acuosa de silicato de
sodio se utiliza para conservar huevos; como sustituto de la cola o pegamento para hacer
cajas y otros contenedores; para unir gemas artificiales; como agente incombustible, y
como relleno y adherente en jabones y limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es
el carborundo, un compuesto de silicio y carbono que se utiliza como abrasivo. El
monóxido de silicio, SiO, se usa para proteger materiales, recubriéndolos de forma que la
superficie exterior se oxida al dióxido Si O 2. Estas capas se aplican también a los filtros de
interferencias.
Fósforo
La mayoría de los compuestos del fósforo son trivalentes y pentavalentes. El fósforo se
combina fácilmente con oxígeno formando óxidos, siendo los más importantes el óxido de
fósforo (III),P 2 O 3?, y el óxido de fósforo (V), P 2 O 5. El óxido de fósforo un sólido
cristalino blanco, se emplea como agente reductor. Es una sustancia delicuescente (se
disuelve con la humedad del aire) y su vapor es tóxico. El óxido de fósforo (V), un sólido
amorfo, blanco y delicuescente, sublima a 250 °C. Reacciona con agua formando ácido
fosfórico y se utiliza como agente desecante.
El fósforo forma hidruros con hidrógeno, siendo el más importante el PH3, semejante al
amoníaco (NH3) o hidruro de nitrógeno. Todos los halógenos se combinan directamente
con el fósforo formando haluros, que se usan en la preparación de haluros de hidrógeno y
compuestos orgánicos. Los compuestos comerciales del fósforo más importantes son el
ácido fosfórico y sus sales denominadas fosfatos. La mayor parte de los compuestos del
fósforo se utilizan como fertilizantes. También se emplean para aclarar disoluciones
azucaradas, así como en pruebas de tejidos de seda y materiales ignífugos, y en aleaciones
de fósforo-bronce y fósforo- cobre. El fósforo blanco se usa para preparar raticidas y el
fósforo rojo para elaborar fósforos o cerillas
Azufre
La aplicación más importante del azufre es la fabricación de compuestos como ácido
sulfúrico, sulfitos, sulfatos y dióxido de azufre, todos ellos ya citados. En medicina, el
azufre ha cobrado gran relevancia por la extensión del uso de las sulfamidas y su utilización
en numerosas pomadas tópicas. Se emplea también para fabricar fósforos, caucho
vulcanizado, tintes y pólvora. En forma de polvo finamente dividido y frecuentemente
mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas. La sal tiosulfato de
sodio, Na 2 S 2 O 3?•5H2O, llamada impropiamente hiposulfito, se emplea en fotografía
para el fijado de negativos y positivos. Combinado con diversas láminas de minerales
inertes, el azufre constituye un pegamento especial utilizado para sujetar objetos metálicos
a la roca, como en el caso de los rieles o vías de tren y cadenas. El ácido sulfúrico es uno de
los productos químicos industriales más importantes, pues además de emplearse en la
fabricación de productos que contienen azufre sirve también para elaborar una gran
cantidad de materiales que no contienen azufre en sí mismos como el ácido fosfórico.
Arsénico
El arsénico se usa en grandes cantidades en la fabricación de vidrio para eliminar el color
verde causado por las impurezas de compuestos de hierro. Una carga típica en un horno de
vidrio contiene un 0,5 % de trióxido de arsénico. A veces se añade al plomo para
endurecerlo, y también se usa en la fabricación de gases venenosos militares como la
lewisita y la adamsita. Hasta la introducción de la penicilina, el arsénico era muy
importante en el tratamiento de la sífilis. En otros usos médicos ha sido desplazado por las
sulfamidas o los antibióticos. Los arseniatos de plomo y calcio se usan frecuentemente
como insecticidas. Ciertos compuestos de arsénico, como el arseniuro de galio (Ga As), se
utilizan como semiconductores. El Ga As se usa también como láser.
Elementos Contaminantes
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CARBONO
Se le conoce como el asesino invisible. Es incoloro, inodoro y no irritante, y penetra fácilmente por
vía respiratoria sin provocar signos de alarma. Es un gas muy tóxico que puede causar la muerte si
se respira a niveles elevados”. Se lo conoce como monóxido de carbono, uno de los enemigos
públicos más peligrosos para el medio ambiente y la salud humana. El CO se produce por la
combustión incompleta del carbón y otros materiales carbonados, gases y resinas petroleras como
gasolina, madera, carbón, propano, petróleo, metano o queroseno. Las chimeneas, calefacciones,
cocinas, calderas o vehículos en marcha son posibles fuentes de CO. “Es un gas menos denso que
el aire, por lo que en una atmósfera tranquila sin corrientes de aire tiende a acumularse en las
capas altas y supone uno de los contaminantes atmosféricos tóxicos más comunes”. Culpable de
dolencias “Mareos, cefaleas, vértigos, nauseas, obnubilación o taquicardias, entre otros efectos,
pueden tener su origen en la exposición al monóxido de carbono”. La investigación, realizada
sobre 59 niños de entre 15 días y 15 años, que acudieron a un servicio de urgencias pediátrica sin
síntomas de intoxicación aguda por CO, revela que el 6,8 por ciento presentó concentraciones de
monóxido de carbono en sangre mayores de un 2 por ciento. “Aunque estas concentraciones no
dan lugar a manifestaciones clínicas agudas, ya que sólo valores superiores a un 10 por ciento las
suelen producir, indican que estos niños están expuestos probablemente de forma crónica a
concentraciones elevadas a CO”. Debido a que estas concentraciones disminuyen rápidamente al
salir del ambiente contaminado, “es probable que estos niños presenten concentraciones más
elevadas cuando se encuentran en su domicilio”. El estudio constata que en la mayoría de los
casos tratados las casas tienen calefacción de madera, carbón o gas, algún progenitor fuma y el
calentador está dentro de una habitación.
Cuando abunda el CO, el aire llega envenenado a los pulmones. Conque la dosis de CO sea de sólo
0,01 % pero se la inhala con cierta frecuencia, los síntomas pueden fluctuar desde fatiga, cefalea e
irritabilidad, hasta cambios de carácter, amnesias parciales, vértigo, náuseas y otras disfunciones,
por ejemplo en el sueño y la visión; si el porcentaje llega al 0,5 % y se prolonga una hora o más, los
daños serán muy graves, sobre todo para niños pequeños, mujeres embarazadas y personas
mayores.
Si alcanzara el 1 %, acarrearía un colapso respiratorio acompañado de convulsiones, pérdida de
conciencia y muerte muy pronta.
AZUFRE.
Los óxidos de azufre se forman al quemar carbón mineral, petróleo crudo, diesel y combustóleo
que contienen azufre. Todos ellos combustibles que se utilizan en las industrias y algunos
vehículos de carga. Al mezclarse con agua producen lluvia ácida.
El bióxido de azufre es un compuesto gaseoso constituido de azufre y oxígeno, y es producido por
centrales termoeléctricas y refinerías.
También se genera por Combustión del carbón diesel, combustóleo y gasolina, fundición de vetas
ricas en azufre, procesos industriales y por erupciones volcánicas.
En cuanto a la salud, constituye un peligro serio para la salud, habiéndose demostrado que
concentraciones muy bajas de sulfatos (8 a 10, microgramos por metro cúbico) ejercen efectos
adversos sobre las personas.
Algunos de los efectos importantes en la salud de la población son las alteraciones en la
ventilación, anomalías en la defensa pulmonar, agravación de enfermedades respiratorias,
cardiovasculares y mortandad. Las más afectadas, son las personas con padecimientos de asma y
enfermedades respiratorias crónicas como bronquitis y enfisemas. Los niños y ancianos pueden
también ser sensibles.
COBALTO.
Los mineros del cobre en Alemania encontraban de vez en cuando cierto mineral azul que no
contenía cobre (la mena de cobre suele ser azul). Los mineros descubrieron que este mineral en
particular les hacía enfermar (pues contenía arsénico, cosa que desconocían). Por tanto,
bautizaron a este maligno elemento como “cobalto”, nombre que las leyendas alemanas asignan a
un malévolo espíritu de la tierra.
En la década de 1730, un médico sueco llamado Jorge Brandt empezó a interesarse por la química
de este mineral (la mena azul que no contenía cobre). Lo calentó con carbón vegetal y finalmente
lo redujo a un metal que se comportaba como el hierro. Era atraído por un imán: la primera
sustancia diferente al hierro que se había encontrado que poseyera esta propiedad. Quedaba claro
que no se trataba de hierro, puesto que no formaba una oxidación de tono pardorrojizo, como lo
hacia el hierro. Brandt decidió que debía de tratarse de un nuevo metal, que no se parecía a
ninguno de los ya conocidos.
