II Parcial

Elementos, átomos y la tabla periódica

Elementos: teoría antigua y moderna

• Robert Boyle, científico inglés, en 1661 incluyó una definición de elemento: “Si una sustancia es un elemento, no se puede descomponer en sustancias simples”.

• Antoine Lavoisier, destacado francés, que descubrió la ley de la conservación de la masa, incluyó una tabla con 33 elementos en su texto Tratado elemental de química. Fue el primero en utilizar nombres modernos para los elementos químicos.

Nombres y Símbolos

• Se han descubierto muchos elementos de origen natural y otros han sido sintetizados, hasta hacer un total de 115 elementos.

• No se han hallado en la naturaleza elementos

con números superiores a 92, pero se han sintetizado 23 elementos adicionales.

• El químico sueco J.J. Berzelius, inventó un sistema sencillo de notación química que introdujo en 1814.

• Sus símbolos eran letras tomadas del nombre del elemento.

• El símbolo de un elemento no tiene mas de tres letras: la primera siempre en mayúscula; las letras segunda y tercera, si las hay, en minúscula.

Abundancia de elementos en el universo

Hidrógeno, 94.2%

Helio, 5.7% Los demás, 0.1%

Abundancia de elementos en la Tierra

Oxígeno; 49.2%

Sílice; 25.7%

Aluminio; 7.5%

Hierro; 4.7%

Calcio; 3.4% Sodio; 2.6%

Potasio; 2.4% Magnesio; 1.9% Hidrógeno; 0.9% Otros; 0.9%

Titanio; 0.6% Cloro; 0.2%

Abundancia de elementos en el cuerpo humano

Oxígeno; 65.0%

Carbono; 18.0%

Hidrógeno; 10.0%

Nitrógeno; 3.0%

Calcio; 2.0% Fósforo; 1.2% Otros; 0.8%

Tabla Periódica

Metales

Metaloides

No Metales

Tabla Periódica Grupos o Familias

Períodos

Tabla Periódica

METALES - Lustre brillante, cuando se pulen - No tienden a combinarse químicamente unos con

otros - Reaccionan con no metales - Se encuentran en la naturaleza, usualmente

combinado con oxígeno (menas de hierro y aluminio)

- Los elementos del Grupo IA son los mas reactivos.

- No se encuentran “libres” en la naturaleza, siempre estan combinados con otros elementos.

- Cobre, plata y oro son los menos reactivos (situados cerca del centro de la tabla períodica). Más probabilidades de hallarse libres en la naturaleza

METALES

NO METALES

- Gases: nitrógeno y oxígeno. - Carbono, forma de diamante, grafito y carbón vegetal. - El carbono y azufre, se pueden encontrar en la naturaleza en forma

sólida, no combinada. - En los minerales, los metales están combinados químicamente con

: oxigeno, azufre, nitrógeno y fosforo. - Los no metales pueden combinarse unos con otros:

- CO2 – dióxido de carbono - SO2 – dióxido de azufre - CH4 – metano - NH3 – amoniaco

- El flúor es el no metal menos reactivo - Moléculas diatómicas : oxígeno, nitrógeno, Hidrógeno, halógenos (VIIA)

NO METALES Aletropía- Es la propiedad de algunas sustancias simples de poseer estructuras moleculares diferentes. Las moléculas formadas por un solo elemento y que poseen distinta estructura molecular se llaman alótropos. Diamante – alótropo de carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en forma cristalina cubica. Grafito – Forma alotrópica del carbono. Está compuesto de capas superpuestas. Esta estructura, permite que las capas se deslicen fácilmente por lo cual es utilizado como un buen lubricante sólido.

NO METALES

METALOIDES

METALOIDES

- Región intermedia de la tabla periódica - Carácter intermedio entre metal y no metal - Los metales son buenos conductores de la electricidad, los no

metales no conducen la electricidad y los metaloides son semiconductores.

- Silicio, germanio, arsénico y bel boro son útiles en la industria de la electrónica

- Silicio es el metaloide mas abundante en la Tierra. Se encuentra en forma de silicatos, compuestos complejos de silicio, oxígeno y diversos metales. Presente en la arcilla y la arena.

- El cuarzo, arena, el ágata, la amatista y el pedernal contienen formas de dióxido de silicio, SiO2.

- Los tabiques, el vidrio, cemento y la cerámica contiene compuestos de silicio.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ELEMENTOS

ESTADO FISICO • Mayor parte de elementos son sólidos a temperatura ambiente

(20°C).

• Once elementos son gases: N2, H2, O2, Cl2,Br2 y los gases nobles (Helio, Neón, Argón, Kriptón, Radón, y Xenón)

• Dos elementos líquidos a temperatura ambiente: Bromo (Br) – un no metal líquido rojo, muy reactivo y no se

encuentra en la naturaleza sin combinar. Mercurio (Hg) – un metal líquido, plateado brillante, tiene

buena conductividad eléctrica. Usado en los interruptores silenciosos, en termómetros y lámparas de vapor de mercurio.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ELEMENTOS

CONDUCTIVIDAD • Es una medida de la facilidad relativa con la que una muestra

trasmite calor o electricidad.

• Los metales conducen tanto el calor como la electricidad, en cambio los no metales son malos conductores.

• Mejores conductores: cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au) y aluminio (Al). Mirar la ubicación de estos elementos en la tabla periódica.

• Ciertos elementos de IA y IIA son buenos conductores, como el sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg) y calcio (Ca).

• Se pueden fabricar buenos aisladores (no conductores) con no metales y metaloides, como oxígeno y silicio.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ELEMENTOS

LUSTRE, MALEABILIDAD, DUCTIBILIDAD Y DUREZA • Lustre- Capacidad de reflejar la luz, como superficies pulidas de

metales como plata y cromo.

• Maleabilidad – Capacidad de laminar o martillar para dar forma, como en los metales aluminio, cobre y acero (hierro+carbono).

• Ductibilidad – Capacidad de poder estirar para formar alambres, como los metales cobre, aluminio y el hierro.

• Dureza – Algunos metales presentan dureza como el cromo, manganeso y el níquel. Otros presentan superficies blandas oro, plomo, cobre, el sodio y el potasio.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ELEMENTOS

• Átomo: Partícula más pequeña de un elemento. • Molécula: partícula mas pequeña de un

compuesto; grupo de átomos enlazado.

• Neutrón: Partícula subatómica neutra

• Protón: Partícula subatómica con carga positiva • Electrón: Partícula subatómica con carga

negativa y masa despreciable.

• Núcleo: centro del átomo, contiene protones y neutrones.

MODELO ATOMICO

Los protones y neutrones de un átomo están empaquetados en un núcleo extremadamente pequeña. Los electrones son mostrados como “nubes” alrededor del núcleo.

• Número atómico: número de protones (o electrones) de un átomo.

• Número de masa: número de protones mas número de neutrones de un átomo.

• Isótopo: átomos de un elemento que difieren en cuanto a numero de neutrones.

• Peso atómico: Promedio ponderado de los isótopos naturales de un elemento.

MODELO ATOMICO

El oxígeno tiene 3 isótopos con número de masa de 16, 17 y 18. El peso número atómico del oxígeno es 8. Cuantos protones y neutrones tiene cada uno de los isótopos? R/ Isótopo 16: 8 protones y 8 neutrones Isótopo 17: 8 protones y 9 neutrones Isótopo 18: 8 protones y 10 neutrones

EJERCICIO

Orbital atómico – La región definida en el espacio ocupada por un electrón específico. Orbital s - orbital atómico esférico Orbital p –orbital atómico con forma de mancuernas de pesas.

CONFIGURACION ELECTRONICA

El orden descrito de llenado con electrones de los orbitales atómicos, de más baja a más alta energía.

PRINCIPIO DE AUFBAU

Orbital Cantidad máxima de electrones

s 2 p 6 d 10 f 14

ORBITALES

7s

6s 6p 6d

5s 5p 5d 5f

4s 4p 4d 4f

3s 3p 3d

2s 2p

1s

Se empieza aquí

Se termina aquí

ORDEN DE LLENADO DE LOS ORBITALES

La tendencia de los elementos de interactuar con otros a fin de alcanzar la configuración electrónica de los gases nobles ( 8 electrones en la última capa). Se dice que un elemento tiene un octeto estable cuando tiene una configuración electrónica de capa externa de 8 electrones (s2p6).

REGLA DEL OCTETO

Ejercicio

El potasio tiene un número atómico 19 y un electrón impar. Que orbital ocupa este electrón impar?

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Enlace Iónico: Enlace entre dos átomos causado por atracción electroestática entre iones con carga positiva y negativa. Enlace Covalente: Enlace que se forma cuando se comparten electrones (en pares) entre dos átomos. Los compuestos covalentes no existen como iones, existen como moléculas. Enlace Covalente Polar – Enlace covalente entre dos átomos diferente electronegatividad, lo que causa que un átomo tenga mayor atracción por el par o pares enlazantes de electrones, y que, por tanto, exista separación de carga dentro del enlace

TIPOS DE ENLACE

Electronegatividad – capacidad de un átomo para atraer sus electrones de capa externa y los electrones en general.

Aumenta la electronegatividad

Aumenta la electronegatividad