TAULA PERIÒDICA DELS TAULA PERIÒDICA DELS ELEMENTSELEMENTS

QUÍMICA DE 2º BATXILLERQUÍMICA DE 2º BATXILLER

Prof. José Mª BledaProf. José Mª Bleda

I.E.S “25 d’Abril” d’AlfafarI.E.S “25 d’Abril” d’Alfafar

EVOLUCIÓ HISTÒRICA IEVOLUCIÓ HISTÒRICA I

A principis dels segle XIX, Berzelius classificà els elements en metalls i no metalls

Al llarg del segle XIX es descobriren nombrosos elements aplicant nous mètodes d’anàlisi (espectroscòpia i electròlisi). Amb la finalitat d’establir una sistematització en l’estudi de les substàncies es van iniciar els primers intents de classificació:

Döbereiner (1829): va agrupar els elements amb propietats químiques semblants en grups de tres (tríades). Exem: Ca-Sr-Ba

Chancourtois (1862): disposà els elements sobre la superfícies d’un cilindre en forma d’hèlix segons masses atòmiques creixents.

Newlands (1864): llei de les octaves (disposà els elements segons un ordre creixent en la massa atòmica de forma que l’octau element tenia propietats semblants al primer).

TAULA PERIÒDICA DE MENDELEIEVTAULA PERIÒDICA DE MENDELEIEV

Al 1869 Al 1869 D.I. MendeleievD.I. Mendeleiev i L. i L. MeyerMeyer van establir una van establir una llei periòdicallei periòdica: les : les propietats dels elements depenen propietats dels elements depenen periòdicament de la seua massa atòmica.periòdicament de la seua massa atòmica.

• Va agrupar els elements amb propietats Va agrupar els elements amb propietats químiques semblants en químiques semblants en famíliesfamílies. .

• Va deixar Va deixar buitsbuits per a elements no per a elements no coneguts.coneguts.

• Va Va modificarmodificar algunes masses algunes masses atòmiques i atòmiques i invertiinvertir posicions en r posicions en algunes famílies. elements. algunes famílies. elements.

• Va Va predirpredir les propietats físiques i les propietats físiques i químiques d’elements que encara no químiques d’elements que encara no havien segut descoberts havien segut descoberts

Inconvenients:• La semblança d’alguns elements que estan col·locats en el grup 8 (Fe, Co, Ni).• Les terres rares i els gasos nobles no tenen cabuda• El canvi d’ordre no segueix la llei periòdica

LA LLEI PERIÒDICA ACTUALLA LLEI PERIÒDICA ACTUAL

• En 1914, En 1914, H. MoseleyH. Moseley en en estudiar els espectres dels estudiar els espectres dels raigs X emesos per distints raigs X emesos per distints elements, va establir una elements, va establir una relació entre la freqüència i relació entre la freqüència i el seu nombre atòmic.el seu nombre atòmic.

• Va establir que les Va establir que les propietats dels elements propietats dels elements químics són funció químics són funció periòdica del periòdica del nombre nombre atòmicatòmic (Z). (Z).

• La TP conté elements de La TP conté elements de quatre tipus: Metalls, No quatre tipus: Metalls, No Metalls, Semimetalls, els Metalls, Semimetalls, els Gasos nobles i l’hidrogen.Gasos nobles i l’hidrogen.

• La TP està dividida en 7 La TP està dividida en 7 períodes i 18 grups.períodes i 18 grups.

Actualment es coneixen uns 111 elements:90 són metalls, 26 són radioactius, 16 són artificials i radioactius, 11 són gasos, 6 són gasos nobles, 2 són

líquids.

JUSTIFICACIÓ DE LA TAULA PERIÒDICAJUSTIFICACIÓ DE LA TAULA PERIÒDICA

• GRUP: les propietats dels elements d’un mateix grup són GRUP: les propietats dels elements d’un mateix grup són semblants, aquest es justifica perque tenen el mateix nombre semblants, aquest es justifica perque tenen el mateix nombre d’electrons a l’última capa (capa de valència).d’electrons a l’última capa (capa de valència).

• PERÍODE: al llarg d’un període omplint la capa de valència, per PERÍODE: al llarg d’un període omplint la capa de valència, per tant el nombre d’elements que hi ha en un període coincideix tant el nombre d’elements que hi ha en un període coincideix amb el nombre d’electrons que caben en eixa capa.amb el nombre d’electrons que caben en eixa capa.

Bloc S

Bloc d

Bloc pBloc

f

APLICACIONSAPLICACIONS Tenint en compte que:Tenint en compte que:• Nº període coincideix amb el Nº de la capa de valènciaNº període coincideix amb el Nº de la capa de valència• Nº grup coincideix amb el Nº d’electrons de la capa de valència. Nº grup coincideix amb el Nº d’electrons de la capa de valència.

(per a elements del 2º i 3º període cal sumar 10)(per a elements del 2º i 3º període cal sumar 10)Podem:Podem:• Situar un element en la TPSituar un element en la TP considerant la seua configuració considerant la seua configuració

electrònica:electrònica:

O (Z=8): 1 sO (Z=8): 1 s22/ 2 s/ 2 s22 2 p 2 p44

Període 2Període 2 Grup: 2+4+10 = 16 Grup: 2+4+10 = 16

• Deduir la configuració electrònicaDeduir la configuració electrònica d’un element a partir de la d’un element a partir de la seua situació:seua situació:Un Element X que es trobe en el període 4 i el grup 5Un Element X que es trobe en el període 4 i el grup 5La capa de valència és la 4t i té 5 electrons en eixa capa.La capa de valència és la 4t i té 5 electrons en eixa capa.

X: [Ar] 4 sX: [Ar] 4 s22 3 d 3 d33

VARIACIÓ PERIÒDICA DEL RADI ATÒMICVARIACIÓ PERIÒDICA DEL RADI ATÒMIC

Radi covalent i metàl·licRadi covalent i metàl·lic: corresponen a la : corresponen a la meitat de la distància internuclear entre meitat de la distància internuclear entre dos àtoms d’un mateix element. dos àtoms d’un mateix element.

Augmenta en descendir Augmenta en descendir en un grupen un grup: els electrons : els electrons es situen en nivells es situen en nivells superior més allunyats del superior més allunyats del nucli.nucli.Disminueix a l’avançar Disminueix a l’avançar en un períodeen un període: augmenta : augmenta la càrrega nuclear atraient la càrrega nuclear atraient amb més força als amb més força als electrons que es troben en electrons que es troben en la mateixa capa.la mateixa capa.

VARIACIÓ DEL RADI IÒNICVARIACIÓ DEL RADI IÒNIC

• Els cations són menors que Els cations són menors que l’àtom neutrel’àtom neutre ja que al perdre ja que al perdre electrons de la capa més externa, electrons de la capa més externa, els que queden són atrets pel nucli els que queden són atrets pel nucli amb més intensitat.amb més intensitat.

• Els anions són majors que Els anions són majors que l’àtom neutrel’àtom neutre ja que al guanyar ja que al guanyar electrons augmenten les repulsions electrons augmenten les repulsions i tendeixen a allunyar-se.i tendeixen a allunyar-se.

En espècies isoelectròniques (les que tenen el mateix nombre d’electrons) la grandària de l’ió disminueix en augmentar la càrrega nuclear..

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ ID’IONITZACIÓ I

Primera Energia d’ionització és l’energia mínima necessària per a arrancar l’electró menys lligat d’un àtom neutre aïllat en el seu estat fonamental (per a 1 mol de substància gasosa kJ/mol).

X(g) + EI1 X+(g) + e-

N: 1s2 2s2 2p3 situació desfavorable N+: 1s2 2s2 2p2

O: 1s2 2s2 2p4 situació favorable O+: 1s2 2s2 2p3

Augmenta a l’avançar en un període ja que augmenta la càrrega nuclear i els electrons són atrets amb més intensitat. Hi ha irregularitats (Be-B, N-O) que s’expliquen per l’estabilitat que presenten els àtoms amb orbitals plens o semiplens.

Disminueix al descendir en un grup ja que l’electró es troba a una major distància del nucli i es atret amb menor intensitat.

És un procés endotèrmic (EI > 0)

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ IID’IONITZACIÓ II

• La 2º Energia d’Ionització és La 2º Energia d’Ionització és l’energia necessària per extraure el l’energia necessària per extraure el següent electró al ió monopositu.següent electró al ió monopositu.

X+ (g) + EI2 X2+ (g) + e-• Les energies d’ionització dels Les energies d’ionització dels

successius ions augmenten amb la successius ions augmenten amb la seua càrrega que s’interpreta com un seua càrrega que s’interpreta com un increment de la força del nucli sobre increment de la força del nucli sobre els electrons que resten. els electrons que resten.

EIEI11 < EI < EI22 < EI < EI33 < EI < EI44 ... ...• Aquesta variació no és regular, hi ha Aquesta variació no és regular, hi ha

increments bruscos que s’observen increments bruscos que s’observen en el canvi de nivell energèticen el canvi de nivell energètic

• La La 1ª afinitat electrònica1ª afinitat electrònica (AE) (AE) és l’energia intercanviada en el és l’energia intercanviada en el procés en el que un àtom, procés en el que un àtom, neutre, aïllat i en els seu estat neutre, aïllat i en els seu estat fonamental capta un electró fonamental capta un electró formant un ió negatiu.formant un ió negatiu.

X (g) + eX (g) + e-- X X-- (g) + AE (g) + AE• En la majoria dels casos és un En la majoria dels casos és un

procés exotèrmic favorableprocés exotèrmic favorable, , excepte per als excepte per als alcalinoterris i alcalinoterris i gasos noblesgasos nobles que és un procés que és un procés endotèrmic (desfavorable).endotèrmic (desfavorable).

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’AFINITAT VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’AFINITAT ELECTRÒNICAELECTRÒNICA

• Existeixen una Existeixen una 2º, 3º2º, 3º, etc afinitats , etc afinitats electròniques, però totes són electròniques, però totes són processos desfavorables processos desfavorables (endotèrmics), per la gran repulsió (endotèrmics), per la gran repulsió que hi ha entre l’anió ei el nou electró.que hi ha entre l’anió ei el nou electró.• L’afinitat electrònica creix a L’afinitat electrònica creix a l’avançar en un període i cap amunt l’avançar en un període i cap amunt en un grup.en un grup.

• L’L’electronegativitatelectronegativitat ( (χχ) és l) és la capacitat d’un àtom per a atraure a capacitat d’un àtom per a atraure cap a ell el par d’electrons compartit en un enllaç.cap a ell el par d’electrons compartit en un enllaç.

• Existeixen dos escales:Existeixen dos escales: MullikenMulliken: valor mitjà de les EI i AE: valor mitjà de les EI i AE PaulingPauling: arbitràriament s’assigna el valor 4 a l’àtom més : arbitràriament s’assigna el valor 4 a l’àtom més

electronegatiu (F) i 0’7 al menys electronegatiu (Fr).electronegatiu (F) i 0’7 al menys electronegatiu (Fr).

VARIACIÓ PERIÒDICA DE VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ELECTRONEGATIVITATL’ELECTRONEGATIVITAT

L’electronegativitat L’electronegativitat augmenta a l’avançar en augmenta a l’avançar en un període i disminueix un període i disminueix al baixar en un grupal baixar en un grup

REACTIVITATREACTIVITAT

• METALLS: tenen baixes EI, baixes AE i baixa χ. Perden METALLS: tenen baixes EI, baixes AE i baixa χ. Perden fàcilment electrons (poder reductor) formant cations. La seua fàcilment electrons (poder reductor) formant cations. La seua reactivitat disminueix a l’avançar en un període i augmenta al reactivitat disminueix a l’avançar en un període i augmenta al baixar en un grup.baixar en un grup.

• NO METALLS: tenen altes EI, altes AE i altes χ. Capturen NO METALLS: tenen altes EI, altes AE i altes χ. Capturen fàcilment electrons (poder oxidant) formant anions. La seua fàcilment electrons (poder oxidant) formant anions. La seua reactivitat augmenta a l’avançar en un període i disminueix al reactivitat augmenta a l’avançar en un període i disminueix al baixa en un grup.baixa en un grup.

• GASOS NOBLES: tenen altes EI, baixes AE. No formen ions i GASOS NOBLES: tenen altes EI, baixes AE. No formen ions i són poc reactius.són poc reactius.

ACTIVITATS I ACTIVITATS I

1º) DESENVOLUPAMENT HISTÒRIC DE LA TAULA PERIÒDICA1º) DESENVOLUPAMENT HISTÒRIC DE LA TAULA PERIÒDICA

Actitivitat 20 pag 52 (*)Actitivitat 20 pag 52 (*)

2º) LA TAULA PERIÒDICA ACTUAL2º) LA TAULA PERIÒDICA ACTUAL

Exercici resolt 1 pag 37Exercici resolt 1 pag 37

Activitat 5 pag 37Activitat 5 pag 37

3º) CONFIGURACIONS ELECTRÒNIQUES I PERIODICITAT3º) CONFIGURACIONS ELECTRÒNIQUES I PERIODICITAT

Exercici resolt 2 i 3Exercici resolt 2 i 3

Activitats 6, 8 (a) de la pag 39Activitats 6, 8 (a) de la pag 39

Activitats 23, 26, 29, 30, 32, 33(a), 35 pag 52 (*)Activitats 23, 26, 29, 30, 32, 33(a), 35 pag 52 (*)

4º) TENDÈNCIES PERIÒDIQUES EN EL TAMANY ATÒMIC4º) TENDÈNCIES PERIÒDIQUES EN EL TAMANY ATÒMIC

Exercici resolt 4 i 5 de la pag 40-41Exercici resolt 4 i 5 de la pag 40-41

Activitats 37 i 44 de la pag 53Activitats 37 i 44 de la pag 53

Activitats 38, 42(c) de la pag 53 (*)Activitats 38, 42(c) de la pag 53 (*)

ACTIVITATS IIACTIVITATS II

5º) VARIACIÓ PERIÓDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ5º) VARIACIÓ PERIÓDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ

Exercici resolt 6Exercici resolt 6

Activitats 11 de la pag 42 i 46, 49(c) de la pag 53.Activitats 11 de la pag 42 i 46, 49(c) de la pag 53.

Les cinc primeres energies d’ionització d’un element (en kJ/mol) són: 735-1814-2743-11572-14824. Les cinc primeres energies d’ionització d’un element (en kJ/mol) són: 735-1814-2743-11572-14824. Podem dir que aquest element és el : a) Na b) N c) Al d) MgPodem dir que aquest element és el : a) Na b) N c) Al d) Mg

Activitats 48(b), 54, 55, 56 de la paga 53 i 54 (*)Activitats 48(b), 54, 55, 56 de la paga 53 i 54 (*)

6º) VARIACIÓ PERIÓDICA DE L’AFINITAT ELECTRÒNICA6º) VARIACIÓ PERIÓDICA DE L’AFINITAT ELECTRÒNICA

Activitats 13, 14 (a) de la pag 43.Activitats 13, 14 (a) de la pag 43.

Quin dels següents elements tè una menor electroafinitat? He Li Cl FQuin dels següents elements tè una menor electroafinitat? He Li Cl F

7º) TENDÈNCIES PERIÒDIQUES EN L’ELECTRONEGATIVITAT I REACTIVITAT7º) TENDÈNCIES PERIÒDIQUES EN L’ELECTRONEGATIVITAT I REACTIVITAT

Activitats 15, 17 de la pag 45Activitats 15, 17 de la pag 45

Activitat 60, 64 (a,c) de la pag 54 (*)Activitat 60, 64 (a,c) de la pag 54 (*)