Download - 08 Historias Tendencias TablaPeriodica - uprh.edu Web_General/08... · los elementos que era difícil de seguir o ubicar. Tabla Periódica ... Ca > Ca2+ porque Ca2+ perdió la capa

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Desarrollo Históricode la Tabla Periódica

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.

QUIM 3002

Ileana Nieves Martínez

CNO-245

© 2015 Ileana Nieves Martínez

La Química antes de la Tabla Periódica…• İİİ Un gran desorden!!!

• Carecía de sentido.

• Se fundamentaba en


• Se fundamentaba en elementos sin organizar.

• Consistía en información sobre los elementos que era difícil de seguir o ubicar.

Tabla Periódica

• Columnas: Propiedades físicasfísicas y químicasquímicas similares

(familiasfamilias)


• Filas:Función periódica de los númerosnúmeros atómicosatómicos

((series o series o periodosperiodos))

3Tro: Chemistry: A Molecular Approach,2/e © 2015 Ileana Nieves Martínez

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Primeros intentos de clasificaciónRelación de propiedades con pesos o masa atómicas

•• TriadasTriadas (3 (3 elementoselementos))1817 – Johann DobereinerDobereiner ((QuímicoQuímico AlemánAlemán))

[Ca, Sr, Ba]; [Li, Na, K]; [Cl, Br, I]Propiedades físicas y químicas similares

• Ley de las OctavasOctavas:

1 3

2 2X XX 1 2 3, ,X X X


• Ley de las OctavasOctavas: John Newlands (Q. Inglés) [1864]Propiedades similares que se repiten cada ochoocho elementos.

Asignó número de serieserie (primeros númerosnúmeros atómicosatómicos)..

4 © 2015 Ileana Nieves Martínez

La Ley de las Octavas de Newlands

1 2 3 4 5 6 7

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

K

•• LeyLey PeriódicaPeriódica de Dimitri Mendelev (1869) [Q. Ruso]Es la base de la base de la tablatabla periódicaperiódica modernamoderna.

Organizó 6060 elementoselementos conocidos en filasfilas y columnascolumnas(1834–1907)

Primeros intentos de clasificaciónRelación periódica entre masa o pesos pesos atómicosatómicos


Organizó 6060 elementoselementos conocidos en filasfilas y columnascolumnas

Dejó espacios vacíos para elementos no descubiertosy predijo sus propiedades. (Ej.: Si, Si, GaGa, , GeGe)


Predicciones de Mendeleev

Masa atómica Masa atómica~ 68 uma

Predicción de la propiedades de

MendeleevPropiedades

reales

~ 72 uma

Predicción de la propiedades de

MendeleevPropiedades

reales

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.6Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e

Masa atómica

Punto de fusión

Densidad

Fórmula del óxido

Fórmula del cloruro

Masa atómica

Densidad

Fórmula del óxido

Fórmula del cloruro

68 uma

Bajo

~ 72 uma

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Ley Periódica Moderna ─ NúmerosNúmeros AtómicosAtómicos

• Henry Moseley:Moseley:1914 – Experimentos de RayosRayos XXNúmero entero de cargas positivas – # atómicoatómico

Determinó los valores correctos de los #’s atómicos–– NúmeroNúmero de de protonesprotones & de electroneselectrones

Ejemplos:


j p– Te & I; Co & Ni

LeyLey PeriódicaPeriódica de de ModernaModernaLas propiedades de los elementos son una funciónfunción

periódica de NúmerosNúmeros AtómicosAtómicos.


Tabla PeriódicaElementos

RepresentativosMetales

Transición

16 16 columnascolumnas

7 7 filasfilas

IIIA IVA VA

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.8Tro: Chemistry: A Molecular Approach,2/e © 2015 Ileana Nieves MartínezFigura cortesía de: Arce/Arce de Sanabria

MetalesMetales de de cuñocuño

similares

Propiedades

varían

Tabla Periódica: Arreglo Metálico-no metálico

1IA

18VIIIA

12

IIA13

IIIA14

IVA15VA

16VIA

17VIIA

2

TiendeTiende a a donardonar ee──

y y formarformar cationescationes

Dona o Dona o aceptaacepta electroneselectrones

TiendeTiende a a aceptaraceptar ee──

y y formarformar anionesaniones


33

IIIB4

IVB5

VB6

VIB7

VIIB8 9

VIIIB10 11

IB12IIB

4

5

6

7

NometalesNometales

Metaloides

pp

MetalesMetales

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Tabla Periódica•• PropiedadesPropiedades FísicasFísicas

Volumen atómico

Punto de ebullición

P t i l d i i ió

•• PropiedadesPropiedades QuímicasQuímicas

Reactividad

Valencia

F ió d ti d


Potencial de ionización, PIPI

Electronegatividad

Otros: Conductividad eléctrica y térmica

Dureza

Maleabilidad

Brillo


Formación de tipos de:Compuestos

Hidróxidos

Tabla periódica moderna


Tendencias de:

1) Radio Atómico (RARA)

2) Potencial de Ionización (PIPI)


2) Potencial de Ionización (PIPI)

3) Afinidad Electrónica (AEAE)


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Resumen de las Tendencias Periódicas11. . ConfiguraciónConfiguración ElectrónicaElectrónica

22. . Energí

Energí

Elementos Representativos Elementos Representativos

Metales de Transición

3. 3. AfinidadAfinidad ElectrónicaElectrónica

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.4. Radio 4. Radio AtómicoAtómico

íaíade d

e Ionización

Ionización

*Lantanidos

**Actinidos

Metales de Transición Internos

Per

iod

o

• Varios métodos para medir radio atómicoRadio de van der Waals van der Waals = no–enlazante cristales

Radio covalentecovalente = radio enlazante

Radio Atómico

rradio de van der Waalsadio de van der Waals

2 x radio de Kryptón


Radio covalentecovalente = radio enlazante Compuestos covalentes

Radio atómicoatómico Es el el promediopromedio de radios de muchas medidas de un

número grande de elementos y compuestos

14Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e

rradio adio covalentecovalente

Tendencias de Radio Atómico

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• Los ee── externos:E i t l f t “ t llt ll ” hib l ‘‘ d

ZZ

http://estructurayteoriasatomicas.blogspot.com/2011/08/que-es-el-atomo.html

Efecto pantalla ─ acción sobre el Radio Atómico En un sistema multi-electrónico los ee── :

1) se atraen hacia el nucleo.

2) se repelen mútuamente.


Experimentan el efecto “pantallapantalla” que exhiben los ee──‘s‘s de las capas internas, (SS).

NoNo aportan al efecto “pantallapantalla” que exhiben los internos.

NoNo perciben toda la fortaleza de la carga nuclearcarga nuclear, ZZ, , (número atómico)(número atómico) sino una carga efectiva menor, ZZefef = Z*= Z*.

Por lo tanto, el efecto neto es que el ee── se despegaocupando un radio mayor.

16Tro: Chemistry: A Molecular Approach,2/e

• La cargacarga nuclear nuclear efectivaefectiva, , ZZefef : : es la cargacarga NETANETA positivapositiva que atrae a un electrón en particular

ZZZZ ─ la carga nuclear = # atómico.

SS ─ el # de ee── internos en niveles de baja energía.

Cálculo de la carga nuclear efectiva (Z*Z*, o ZZefef)

SS


es la cargacarga NETANETA positivapositiva que atrae a un electrón en particular.

ZZefectivaefectiva = = ZZ − S− S

Los ee── en el mismo nivel de energía, casi no contribuyen al efectopantalla por lo que no se consideran para el cálculo.

El efecto de mayor a menor es: s > p > d > fs > p > d > f

17Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e © 2015 Ileana Nieves Martínez

Efecto de Pantalla & Carga Nuclear Efectiva, Zef

Electrón de valencia (2s1)

Electróninterno (1s2)

Carga nuclear efectiva:Li: Z = 3Li: Z = 3

Zefectiva = Z – SZefectiva ≈ (3+) – 2Zefectiva ≈ (1 +)


Núcleo 3+

Litio



Na: Z = 11Na: Z = 11

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Efecto de Pantalla & Carga Nuclear Efectiva, Zef

Electrones de valencia (2s2)

Electróninterno (1s2)

Carga nuclear efectiva:Be: Z = 4Be: Z = 4


4+

e−


Núcleo 4+

Berilio


4+

Radio Atómico

ómic

o (p

m)

Periodo 4Elementos de

transición

Periodo 5Elementos de

transición

Metales alcalinos


Número atómico

Rad

io a

tó

Gases nobles

1. N o F2. C o Ge3. N o Al

4. Al o Ge

Ejemplo 8.5: Escoja el átomo más grande de cada par

1. NN o F2. C o GeGe3. N o AlAl

4. Al o Ge ¿?¿?

NN mas izqda.

Ge mas abajo

Al mas abajo y a la izqda.

Tendencias opuestas

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• C o O C está más a la izqda. en periodo

• Li o K K está más abajo en columna

• C o Al Al está más izqda. y abajo

• Se o I ? Tendencias opuestas

• C o O• Li o K

• C o Al

• Se o I

Práctica – Escoja el átomo mas grande de cada par


Tendencias de Radio Atómico de Metales de Transición

• Aumenta hacia abajo en la columna

• Se mantienen casi igual en la fila hacia la derechaen el bloque dd


q Diferencia es bien pequeña comparada con el grupo A

Electrones de valencia nsns22, y no los ((nn−1)−1)dd

La La Z*Z* en los en los electroneselectrones nsns22 eses aproximadamenteaproximadamente la la mismamisma.

23Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e © 2015 Ileana Nieves Martínez

Tendencias de los Radios Iónicos


Cationes vsvs Aniones

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Radios de los átomos y sus cationesRadios de lo átomos y sus cationes


Radios de los átomos y sus anionesRadios de lo átomos y sus aniones


• Tienen el mismo # de ee−− e igual configuración:

Tendencias de Radios Iónicos –Especies isoelectrónicas

Ejemplo:S2─ (184 pm) Cl ─ (181 pm) K+ (133 pm) Ca2+ (99pm)

18 18 ee── 18 18 ee─ ─ 18 e18 e─ ─ 18 e18 e──

16 p 17 p 19 p 20 p


Carga positiva mayor = catión mas pequeño

Carga negativa mayor = anión más grande


16 p 17 p 19 p 20 p

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• S o S2−

S2− > S porque hay mas electrones (18 e−) que atraerpara los 16 protones presentes.

El anión es más grande que el átomo neutral.• Ca o Ca2+

Ca > Ca2+ porque Ca2+ perdió la capa de valencia.El catión es siempre mas pequeño que el átomo neutral

Ejemplo 8.7: Escoja el más grande de cada par

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.28Tro: Chemistry: A Molecular Approach,2/e

El catión es siempre mas pequeño que el átomo neutral.• Br− o KrBr− > Kr porque tiene menos protones (35 p+) para atraer

los 36 electrones comparado con Kr (36 p+).En una especie isoelectrónica, mientras más negativa la

carga, más grade el átomo o ión.

Energía de Ionización, EIEIo

Potencial de Ionización PIPI


Potencial de Ionización, PIPI


Potencial de Ionización (PIPI) - Definición

• Energía mínima para removerremover un ee── de un átomo o ión.Estado gaseosogaseoso

Proceso endotérmicoendotérmico


Electrones de valencia son más fáciles de remover, Menor PIPI (“ionizationionization energyenergy” o “ionizationionization potentialpotential”” ) M(g) + PI1 M1+(g) + 1 ee−−

M+1(g) + PI2 M2+(g) + 1 ee−−

PI1 = energía para remover electrón del átomo neutral;

PI2 = energía para remover electrón del ión 1+ ; etc.

PI1 < < PI2


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Tendencias Generales de la1ra Energía o Potencial de Ionización (PIPI)

• Menor PIPI para remover el ee−−

A radioradio mayor

A mayormayor efectoefecto pantallapantalla, (, (menormenor Z*Z*)).

• Mayor PIPI para remover el ee−−

Para un ee−− en un subnivelsubnivel que está lleno o a medio llenar.


A mayormayor Z*Z* sobre el ee−−

• 1er PIPI disminuye hacia abajo en un grupo

Electrón de valencia más alejado del núcleo

aumenta hacia la derecha Z*Z* (Carga efectiva nuclear) aumenta


1. Al o S

2. As o Sb

3. N o Si

4 O o Cl

Ejemplo 8.8: Escoja el átomo en cada par con PIPI1 mayor

S S está más a la derecha

N N está hacia arriba y a la derecha

¿? Tendencias opuestas

As As está más a la derecha


4. O o Cl

Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e 32

¿? Tendencias opuestas

Tendencias de la energía de ionización

excepcionesexcepciones


33

Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e 33

Aumento en energía de ionización

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Excepciones de las tendencias del 1er PIPI

BeBe 1s 2s 2p

NN 1s 2s 2p

• PI1 generalmente aumenta hacia la derecha

• Excepto de 2A a 3A, 5A a 6A

2A 5A


¿A cuál es más fácil removerle un electrón: N or O? ¿Porqué?

1s 2s 2p

BB 1s 2s 2p

OO 1s 2s 2p

¿A cuál es más fácil removerle un electrón: B, or Be? ¿Porqué?


3A 6A

Explicación de las excepciones en tendencias de PI1, Be y B

Be 1s 2s 2p

Be+ 1s 2s 2p

Para ionizar Be se altera un subnivel lleno, y requiere energía adicional.


B 1s 2s 2p

B+

1s 2s 2pCuando se ioniza B resulta en un subnivel lleno y requiere menos energía


Al ionizar NN se altera un sub -nivel a medio llenar, requiere energía adicional

N+ 1s 2s 2p

N 1s 2s 2p

Explicación de las excepciones en tendencias PI1, N y O


O 1s 2s 2p

O+ 1s 2s 2p

Al ionizar OO se obtiene un subnivel a medio llenar, requiere menos Energía


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Tendencias de Energías de Ionización Sucesivas• Remoción sucesiva de ee── requiere mas

energía: Menor tamaño con mas protones que ee──

Los ee─ ─ externos están más cerca del núcleo y son más difíciles de remover.

• Aumento continuo de energía para la PIPI1

PIPI2

PIPI3


Aumento continuo de energía para la remoción sucesiva de cada ee── de valencia.

• Aumento en energía cuando se remueve ee──‘s‘s de una capa llena.


Na [Ne] 3s1

Mg [Ne] 3s2

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Afinidad electrónica, AEAE

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Afinidad Electrónica (AEAE)• Energía liberadaliberada cuando un átomo neutral ganagana ee──

Estado gaseosogaseosoM(g) + 1ee−− M1−(g) + AEAE

• Exotérmica (−−), pero puede ser endotérmica (+)Algunos metales alcalinotérreos y todos los gases


Algunos metales alcalinotérreos y todos los gases nobles son endotérmicos.

• La AEAE es mayormayor mientras:más energía se libere.másmás negativo negativo el número.

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Tendencias en Afinidad Electrónica, AEAE• La AEAE disminuye hacia abajo para metales alcalinos. Pero hay un aumento irregular en AEAE desde 2do periodo al 3ro

• “Generalmente” aumenta a la derecha (más negativa). Excepciones en general:

Grupo 5A menor AEAE del esperado porque se debe formar un par electrónico adicional.


Grupo 2A y 8A tienen la AEAE bien baja porque el ee── adicional va a un nivel o subnivel energético mayor.

•• AEAE mas alta en cualquier periodo = halógenos


Afinidades electrónicas (kJ/mol)

2A

8A

5A


RESUMEN DE TENDENCIAS


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Resumen de las Tendencias Periódicas11. . ConfiguraciónConfiguración ElectrónicaElectrónica

22. . Energí

Energí

Elementos Representativos Elementos Representativos

Metales de Transición

3. 3. AfinidadAfinidad ElectrónicaElectrónica

Copyright 2011 Pearson Education, Inc.4. Radio 4. Radio AtómicoAtómico

íaíade d

e Ionización

Ionización

*Lantanidos

**Actinidos

Metales de Transición Internos

Per

iod

o

Tendencias en radio atómicoEl tamaño de una especie atómicadepende de los límites o fronterasocupadas por los ee── de valencia conel nn mayor y la ZZefef menor.

Rad

io, Å

Radio relativo de elementos representativos


Tamaños tienden a disminuir a lo largo de un periodo

Tamaños tienden a aumentar haciaabajo en un grupoo familia

Tendencia en Potencial de IonizaciónLa energía para remover un ee── de valencia depende de la capacidad de retener más fuertemente dichos ee──

(i.e.: mayor afinidad electrónica).


En

ergí

ade

ion

izac

ión

, kJ/

mol

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Tendencia en Afinidad ElectrónicaLa energía liberada cuando se añade un ee── a un átomo es mayor para los átomos con mayor afinidad electrónica.


Resumen•• TablaTabla PeriódicaPeriódica: Mapa de los bloques que componene la materia

•• TipoTipo: Metales, metaloides y NometalesGrupos:

– Representativo, transición y Lantánidos/Actínidos

F iliF ili


•• FamiliasFamilias: Elementos en la misma columna con propiedades

químicas similares debido a electrones de valenciaAlcalinos, Alcalino térreos, calcógenos, halógenos, gases

nobles

•• PeriódoPeriódo::Elementos en la misma fila con electrones de valencia en

la misma capa.