Elementos químicos y su clasificación
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Elementos Químicos y su Clasificación: La Tabla Periódica
Prof. Ramón Rodríguez
Química para Ingeniería Industrial
INSTITUTO TECNOLÓGIO DE LOS MOCHISDEPARTAMENTO DE ING. QUÍMICA, BIOQUÍMICA Y LIC. EN BIOLOGÍA
Periodo 2013-2
Desarrollo de la Tabla Periódica
Dmitri Ivanovich Mendeleev(1836-1907). Químico Ruso.
Jhon Alexander Reina Newlands(1838-1898). Químico Inglés.
Julius Lothar Meyer (1830-1895). Químico Alemán.
Henry Gwyn-Jeffreys Moseley(1887-1915). Físico Inglés.
• Clasificación periódia de los elementos.Logro considerado como el más importanteen la química del siglo XIX.
• Precursor de la clasificación de loselementos. En 1887 fue honrado por laReal Sociedad de Londres por suscontribuciones.
• Contribuciones a la tabla periódica ydescubrimiento de la afinidad química de lahemoglobina por el oxígeno.
• Descubrió la relación entre el espectrode rayos X y el número atómico.
Profesores quetrabajaron en laclasificación de loselementos en laTabla Periódica
� 6 de marzo de 1869. Primera publicación de
Mendeleev (1834-1907) sobre la Tabla Periódica
Mendeleev presenta la primera versión de la Tabla
Periódica en una sesión en la Sociedad Química Rusa.
La Tabla Periódica fue desarrollada por Mendeleev
cuando escribía un libro de Química General para
sus estudiantes de la Universidad de San
Petersburgo. Puesto que ningún libro de texto le
satisfacía, comole ocurre a Luis Moreno, decidió
escribir él mismo el libro. Al intentar explicar las
relaciones entre los elementos químicos, Mendeleev
hizo varios intentos de clasificación, llegando
finalmente a la versión en los que los clasificaba en
base a su masa atómica (peso atómico en aquella
época).
Comparación de las propiedades del Eka-aluminio predichas por Mendeleev y las propiedades observadas del galio
Propiedad Eka-aluminio (Ea) Galio (Ga)
Masa atómica 68 amu 69.9 amu
Punto de fusión Bajo 29.87 °C
Densidad 5.9 g/cm³ 5.94 g/cm³
Fórmula del Óxido Ea2O3 Ga2O3
Propiedades características de los metales, los no metales y metaloides
Los metaloides tienen propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales.Podrían tener algunas propiedades características de los metales, pero carecer de otras. Porejemplo, el silicio parece un metal, pero es quebradizo en lugar de maleable y no conduce elcalor y la electricidad tan bien como los metales. Varios de los metaloides, siendo el másdestacado el silicio, son semiconductores eléctricos y constituyen los principales elementosempleados en la fabricación de circuitos integrados y chips para computadora.
Metaloides
Diagrama de bloques de la tabla periódica que muestra los agrupamientos de los elementos según el tipo de orbital que se está llenando con electrones.
Carga nuclear efectiva (Zefec)
� Tamaño atómico � Tendencia a formar iones
Zefec = Z - σ
Z = carga nuclear real (número atómico del elemento)
σ = constante de apantallamiento o constante de protección
Nota: la constante de apantallamiento es mayor que cero pero
menor que Z.
Carga nuclear efectiva
(a) La carga nuclear efectiva experimentada por loselectrones de valencia del magnesio dependeprincipalmente de la carga 12 del núcleo y de lacarga 10 del centro de neón. Si el centro fueraabsolutamente eficaz para escudar del núcleo a loselectrones de valencia, cada electrón de valenciaexperimentaría una carga nuclear efectiva de 2.
(b) Los electrones 3s tienen cierta probabilidad de estardentro del centro del Ne. Como consecuencia de esta“penetración”, el centro no es totalmente eficaz paraescudar del núcleo a los electrones 3s. Por ello, lacarga nuclear efectiva que experimentan loselectrones 3s es mayor que 2.
Carga nuclear efectiva
� Para los elementos representativos, la carga nuclear
efectiva aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un
periodo y de abajo hacia arriba en un grupo
Radio atómico
� Densidad
� Punto de fusión y ebullición
• El radio atómico, es la mitad de la distancia entre dos
núcleos de dos átomos metálicos adyacentes.
Tamaño de los átomos y los iones
Ilustración de la distinción entre radio atómico de no enlace y de enlace. Los valores de los radios atómicos de enlace se obtienen de mediciones de distancias interatómicas en compuestos químicos.
* Recuerde: el angstrom (1 Å=10-10 m) es una unidad métrica conveniente para las mediciones de longitud atómicas. El angstrom no es una unidad SI. La unidad SI de uso más común para tales mediciones es el picómetro (1 pm=10-12 m; 1 Å=100 pm).
Radios atómicos
Radios atómicos de enlace de los primeros 54 elementos de la tabla periódica. Laaltura de la barra para cada elemento es proporcional a su radio, lo que produce un“mapa de relieve” de los radios.
Radio iónico
� Es el radio de un catión o un anión.
� Es posible medirlo por difracción de rayos X.
� El radio iónico afecta las propiedades físicas y químicas de un
compuesto iónico.
� Por ejemplo, la estructura tridimensional de un compuesto iónico
depende del tamaño relativo de sus cationes y aniones.
Comparaciones de los radios, en Å, de átomos neutros y iones de varios grupos de elementosrepresentativos. Los átomos neutros aparecen en gris, los cationes en rojo y los aniones en azul.
Energía de ionización.La energía de ionización de un átomo o un ion es la energía mínima necesaria paraeliminar un electrón desde el estado basal del átomo o ion gaseoso aislado. Primeraenergía de ionización para los elementos representativos de los primeros seis periodos. Laenergía de ionización por lo regular aumenta de izquierda a derecha y disminuye de arribahacia abajo. La energía de ionización del astato aún no se ha determinado.
Tendencia en la primera ionización
Primera energía de ionización vs. número atómico. Los puntos rojos marcan el inicio de unperiodo (metales alcalinos), y los azules, el final de un periodo (gases nobles). Se utilizan puntosverdes para los metales de transición.
� Afinidades electrónicas en kJ/mol para los elementos representativos de los primeros cincoperiodos de la tabla periódica. Cuanto más negativa es la afinidad electrónica, mayor es laatracción entre un átomo y un electrón. Una afinidad electrónica 0 indica que el ion negativotiene mayor energía que el átomo y el electrón separados.
Tabla periódica en la que se indican los metales, metaloides y no metalesy las tendencias en el carácter metálico.
Carácter metálico
Cargas de algunos iones comunes que se encuentran en compuestosiónicos. Observe que la línea escalonada que divide los metales de los no metales tambiéndivide los cationes de los aniones.
Ejercicio: mencionar las propiedades de la Tabla Periódica, nombrar los grupos, enumerarlos, clasificarlos, poner las valencias comunes de los iones.