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A un Clic del conocimiento Autor: IQ Luís Fernando Montoya Valencia.

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1 A un Clic del conocimiento Autor: IQ Luís Fernando Montoya Valencia. Profesor titular Centro de Ciencia Básica Escuela de ingenierías Su construcción desde la Distribución Electrónica TABLA PERIÓDICA

2 A un Clic del conocimiento El objetivo de este trabajo es presentar Varios ejemplos orientados desde el algoritmo El reto es IMAGINAR (respaldado en el algoritmo), que va a aparecer con el siguiente clic, si estamos de acuerdo continuar, y si no regresar para al final poder afirmar -!lo hicimos¡- Para desarrollar competencias que permitan: Construir la tabla periódica Analizar propiedades periódicas Dominar los no metales Una fundamentación teórica, relacionada desde lo cotidiano, resumida en un algoritmo

3 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. En 1800 sólo se conocían 31 elementos y hacia 1865 se tenían identificados 63 Los elementos conocidos en los tiempos antiguos son: hierro (Fe), [ferrum]. cobre (Cu), [cuprum]. plata (Ag), [argentum]. oro (Au), [aurum]. Carbono (C), estaño (Sn), [stanum]. plomo (Pb), [plumbum]. y azufre (S),[sulfur]. Hacia (1700) se tenían evidenciados: Platino (Pt), cinc (Zn), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) Además, en 1843 ya se conocían, entre otros: Litio (Li), sodio (Na), [nalium]. Potasio (K), [Kalium]. Berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba), boro (B), aluminio (A), silicio (Si), nitrógeno (N), yodo (I) oxígeno (O), selenio (Se), telurio (Te), flúor (F), cloro (C), bromo (Br),) Los nombres de los elementos químicos se abrevian por medio de los símbolos propuestos por Jacobs y Berzelius Neoclásicos Geográficos Honoríficos Los nombres se agrupan en tres tipos: tomados de raíces griegas y latinas que revelan alguna propiedad

4 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Con la introducción del concepto del número atómico (Z) formulado por el químico inglés Moseley, en 1913, se comprobó que las propiedades químicas de los elementos son una función periódica de ese número atómico y no de la masa atómica. En ésta, los elementos con propiedades semejantes se distribuían en líneas horizontales. Los espacios vacíos habrían de ser, algunos años mas tarde, rellenados por elementos cuyas propiedades Mendeléiev ya había previsto con gran precisión. En marzo de 1869 Dimitri Mendeléiev entregaba a los químicos rusos y alemanes su primera tabla periódica, basado también, en orden creciente de peso atómico En 1869 Lothar Meyer publicó un esquema de clasificación basado en orden creciente de peso atómico Este nuevo concepto no invalidó la tabla ordenada por Mendeléiev, sino que por el contrario aclaró algunas discrepancias que aún quedaban en ella.

5 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. PRESENTACIÓN: La tabla periódica (TP) es una cuadrícula en la cual se ubican los diferentes elementos según su DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA (DE) En muchos textos nos dicen que es según su número atómico (Z), esta afirmación puede inducir que la ubicación de los elementos en la tabla periódica no depende de la distribución electrónica Para determinar la celda de cada elemento, en la cual se asigna su símbolo, hay que definir la columna (vertical) y la fila (horizontal), conocida como período, basados en su distribución electrónica (DE) abreviada La columna está dada por la terminación de la DE La fila (período),está dada por el máximo coeficiente del subnivel s (coincide con el retén) Celda En algunos textos, la fila la particularizan según la terminación de la DE, así: Si termina en el subnivel s su coeficiente es el período Si termina en el subnivel p su coeficiente es el período Si termina en el subnivel d su coeficiente mas uno es el período Si termina en el subnivel f su coeficiente mas dos es el período ¿Que ocurrirá cuando termine en g?

6 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Como las columnas están dadas por la terminación de la DE, en la tabla periódica actual existen 4 zonas: Zona scon dos columnas:s 1 y s 2 Zona pcon seis columnas:desde p 1 hasta p 6 Zona dcon diez columnas:desde d 1 hasta d 10 Zona fcon catorce columnas:desde f 1 hasta f 14 El orden de dichas zonas (por DE) es s, f, d, p 1s 2s 2p 3s3p 3d 4s4p4d 4f 5s5p 5d 5f 6s 6p 6d6f 7s7p 7d7f n n retenes DE para Herramienta Primero ubicamos los retenes, ya que son los números atómicos conocidos por todos Z DE abreviadacolumnafila 21s21s2 s2s2 1 41s…2s 2 s2s s…3s 2 s2s s…4s 2 s2s s…5s 2 s2s s…6s 2 s2s s…7s 2 s2s2 7 4f5d6s 6p La ubicación de los retenes es tan elemental Como copiar pegar o Ctrlc Ctrlv

7 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Zona fZona dZona p f 1 f 3 f 5 f 6 f 8 f 10 f 12 f 14 d 1 d 3 d 5 d 7 d 9 p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p Períodos o filas retenes Por lógica, a la izquierda de cada retén ubicamos el anterior de cada retén,(anti - retén) Anti retenes Por DE, a la derecha de cada retén ubicamos el posterior de cada retén,(post - retén) Z DE abreviada columna fila 51s…2s 2 2p 1 p1p p1p1 3 1s…3s 2 3p d1d1 41s…4s 2 3d d1d1 51s…5s 2 4d f 1 6 1s…6s 2 4f 1 89 f 1 7 1s…7s 2 5f 1 89 P o s t r e t e n e s Por DE podemos completar con el que sigue, (norma de Aufbau) Vemos que en la zona f hay un gran desperdicio de papel, para imprimir ecológicamente los tipógrafos recortan las dos filas (tierras raras) y queda una tabla de 18 columnas, conocida como la tabla capicúa en la cual están los elementos capitales (importantes) Zona s S 1 S de 14x7 = 98 celdas sólo se ocupan 14x2

8 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Zona dZona p f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 Períodos o filas Zona s p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6 s 1 s 2 Z o n a f fila Lantánidos el elemento Z = 57 es el lantano (La) Actínidos el elemento Z = 89 es el actinio (Ac) Tierras raras Los tipógrafos no saben química o no saben contar, al recortar la Zona f: algunos cortan del 58 al 71 y del 90 al 103, Observe que tipo de error posee su tabla periódica otros cortan del 57 al 71 y del 89 al 103 Uno de los pocos textos que tiene bien el corte de la zona f es el la American Chemical Society: Química un Proyecto de la ACS. Editorial REVERTÉ. España 2005 Tabla capicúa

9 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V grupos I IIIII IV V VI VII VII H He H He Ne Ar Kr Xe Rn Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra B A Ga InIn T F C Br I At O S Se Te Po N P As Sb Bi C Si Ge Sn Pb Gases nobles halógenos Alcalino térreosAlcalinos Tabla capicúa notas s y plas zonas forman los grupos de la tabla periódica y son ocho, se conocen como elementos representativos, Algunos tienen nombre propio, como El helio (He), Z = 2, exige estar a la derecha del período 1 El hidrógeno (H), Z = 1 puede estar a la izquierda del helio o a la izquierda del período 1 (como volando) H 1 Según el texto: Química un Proyecto de la ACS el número del grupo coincide con el número de electrones de valencia P e r í o d o s o f i l a s Zona s Zona p Z o n a f

10 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Nota: en 1966 Georgii Flerov y otros científicos prepararon el elemento 104 y lo llamaron Kurchatovio, (en honor a un físico nuclear ruso), pero Ghiorso lo había identificado como Rutherforio. Para evitar disputas políticas y nacionalistas la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) decidió que los elementos posteriores al 103 no podrían llevar nombres relacionados con personas (honoríficos), lugares o cuerpos celestes (geográficos) Una disputa similar ocurrió entre 1967 y 1970 con el elemento 105 denominado Nielsborio por los soviéticos y Hahnio por los estadounidenses. Obedeciendo la IUPAC: La IUPAC estableció un código numérico para identificarlos (nil=0, un=1, bi=2, etc.) y la adición del sufijo ium. El 104 se llama: El nombre del elemento 111, usando el código numérico sería: y su símbolo en Unqun-nil-quart-ium( unilquartium), El 105 es:y su símbolo en Unpun-nil-pent-ium (unilpentium), y su símbolo en Uuuun-un-un-ium(unununium),

11 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Los elementos de la zona d se llaman elementos de transición y forman los subgrupos Se llaman de transición porque algunos de ellos auto modifican su DE haciendo una transición de uno o dos electrones desde el último subnivel s hasta el último subnivel d, generando una DE excitada. d1d1 d3d3 d2d2 d4d4 d6d6 d5d5 d 10 d9d9 d7d7 d8d Fila o período ZD.E. normalD.E. excitadaFila# de e - transferidos. 24Cr1s...4s 2 / 3d 4 1s...4s 1 / 3d Cu1s...4s 2 / 3d 9 1s...4s 1 / 3d Nb1s...5s 2 / 4d 3 1s...5s 1 / 4d Mo1s...5s 2 / 4d 4 1s...5s 1 / 4d Tc1s...5s 2 / 4d 5 1s...5s 1 / 4d Ru1s...5s 2 / 4d 6 1s...5s 1 / 4d Rh1s...5s 2 / 4d 7 1s...5s 1 / 4d Pd1s...5s 2 / 4d 8 1s...5s 0 / 4d Ag1s...5s 2 / 4d 9 1s...5s 1 / 4d Ir1s...6s 2 / 4f 14 5d 7 1s...6s 0 / 4f 14 5d Pt1s...6s 2 / 4f 14 5d 8 1s...6s 1 / 4f 14 5d Au1s...6s 2 / 4f 14 5d 9 1s...6s 1 / 4f 14 5d Estos son los elementos que presentan modificación De la DE

12 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. La equivalencia entre las columnas de la zona d y los grupos B, se dan en la siguiente tabla algunos autores a los subgrupos los llaman grupos B, pero esta denominación además de no poseer lógica constructiva no aporta información inductiva deductiva que merezca aplausos La comparación anterior es para interpretar las tablas periódicas tipográficas. d1d1 d3d3 d2d2 d4d4 d6d6 d5d5 d 10 d9d9 d7d7 d8d8 Fin de la DE Grupos B IIIIIIIVVVIVIIVIII ilógico Justificación del porque la denominación de grupos B no posee una estructura lógica No es lógico iniciar con tres patinan De 8 no sigue 1 Propiedades periódicas Existen unas propiedades de los elementos que varían al recorrer la tabla periódica horizontalmente (en los períodos) o verticalmente (en los grupos) La mas importante de estas propiedades es la electronegatividad (EN), ya que es la base para analizar las otras propiedades.

13 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Los elementos de baja EN tienden a perder electrones y adquieren carga positiva y se clasifican como Electronegatividad (EN) Indica la fuerza con la cual el núcleo atrae los electrones de valencia, existen varias escalas de valores de EN arbitrariamente establecidas, la mas divulgada es la escala de Linus Pauling que posee para el flúor un valor máximo de 4.0 y para el Francio un valor mínimo de 0.7 F Fr Mayor EN Periódicamente la EN aumenta del Fr al F En los períodos aumenta de izquierda a derecha En los grupos aumenta de abajo a arriba Los elementos de alta EN tienden a ganar electrones y adquieren carga negativa y se clasifican como no metales metales Los no metales se encuentran en la parte superior derecha de la tabla, y son grupos BF C Br I At O S Se Te C Si N P As Fila o período + M nM - Menor EN III IV V VI VII VII

14 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. todo lo contrario a la propiedad anterior Carácter metálico (CM) Es la tendencia que tiene un elemento para perder sus electrones de valencia, el francio posee alto carácter metálico por posee baja EN y el flúor posee bajo carácter metálico por poseer alta EN F Fr Menor CM Periódicamente el CM aumenta del F al Fr En los períodos aumenta de derecha a izquierda En los grupos aumenta de arriba a abajo Carácter no metálico (C nM) Tamaño atómico (TA) Es la medida del radio de la esfera que contiene la nube electrónica del elemento. El flúor por poseer alta EN atrae con mas fuerza los electrones de valencia y es mas compacto posee menor tamaño atómico, el francio: lo contrario F Fr Menor TA Periódicamente el TA aumenta del F al Fr En los períodos aumenta de derecha a izquierda En los grupos aumenta de arriba a abajo Mayor CM Mayor TA

15 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Potencial de ionización (PI) Es la energía requerida para quitarle un electrón a un átomo. El flúor por poseer alta EN atrae con más fuerza los electrones de valencia, se requiere más energía para quitarle un electrón. Posee mayor potencial de ionización, el francio: lo contrario F Fr Mayor PI Periódicamente el PI aumenta del Fr al F En los períodos aumenta de izquierda a derecha En los grupos aumenta de abajo a arriba Observe que para poder predecir como varía Una propiedad periódica entre dos elementos Ellos deben estar ubicados en una diagonal principal, porque la propiedad aumenta y aumenta o disminuye y disminuye B A Diagonal principal Si están en una diagonal secundaria, la propiedad disminuye y aumenta o aumenta y disminuye lo que no permite predecir la variación de la propiedad periódica Los elementos del grupo VIII no se tienen en cuenta para análisis de propiedades periódicas, son inertes, (están fuera de concurso) Menor PI

16 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Los elementos del grupo VIII cumplen la norma del octeto y poseen distribución electrónica estable, no tienden a ganar ni a perder electrones, por esto se conocen como elementos inertes o nobles Los elementos representativos tratan de ganar o perder electrones para adquirir la configuración electrónica del gas noble mas próximo a ellos formando iones isoelectrónicos (igual número de electrones) con dicho gas noble Estos iones poseen una carga característica (típica), dependiendo del grupo al cual pertenece el elemento, así: Los metales alcalinos tienden a perder un electrón originando iones de carga +1 Los metales alcalino térreos tienden a perder dos electrones originando iones de carga +2 Los halógenos tienden a ganar un electrón originando iones de carga - 1 Los anfígenos (grupo VI) térreos tienden a ganar dos electrones originando iones de carga - 2 En estado libre, son diatómicos (X 2 ): O, N, H y los halógenos El enlace formado entre no metales se conoce como enlace covalente y las cargas son aparentes, los electrones se comparten El enlace formado entre no metal y metal se conoce como enlace iónico y las cargas son reales, los electrones se transfieren

17 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ilustraciones: Para los siguientes elementos hipotéticos, determinar su número atómico si de ellos conocemos: A está en el período 4, columna d 7. Procedimiento: como pertenece al período 4, (el período está dado por el máximo coeficiente del subnivel s),su DE va desde 1s hasta el retén 4s Este ejercicio puede llevar a equivocaciones a quienes crean que la DE va desde: van 20e - y continuamos la DE hasta el siguiente d 7, ( la terminación de la DE nos confirma la columna), así: 1s … 4s /3d 7 R/ Van 20e - el número atómico de A es = 27 1s … hasta 4d 7 Quien cometa este error está cambiando la definición de período. 1s … 5s/ 4d 7 van 38e - el número atómico sería 45, pero este elemento está en el período 5 o sus coordenadas son (d 7, 4)

18 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. B está en el período 6, columna f 10. Procedimiento: como pertenece al período 6, (el período está dado por el máximo coeficiente del subnivel s),su DE va desde 1s hasta el retén 6s van 56e - y continuamos la DE hasta el siguiente f 10, ( la terminación de la DE nos confirma la columna), así: 1s … 6s /4f 10 Van 56e - el número atómico de B es = 66 sus coordenadas son (f 10, 6) Si cambia la definición de período, cree que la DE termina en 6f 10 R/

19 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. C si gana tres electrones queda isoelectrónico con el gas noble del período 5 Procedimiento: isoelectrónico significa: - iso (igual), electrónico (electrones) - que cuando el elemento gana tres electrones queda con el mismo número de electrones del gas noble del período 5 Vamos a determinar cuántos electrones tiene el gas noble del período 5. Su DE va desde 1s hasta el retén 5s van 38 e - y continuamos la DE hasta el siguiente p 6, (los gases nobles son los del grupo VIII, columna p 6 ) C después de ganar 3e - queda con 54e -, 1s … 5s /4d 10 5p 6 van 38e - El número atómico del gas noble es: = 54 por lo tanto él tenía 51e - (isoelectrónicos) R/ el número atómico de C es 51 Su DE es: 1s … 5s /4d 10 5p 3 van 38e - (p 3,5)

20 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. D está en el período 6, columna p 4. Procedimiento: como pertenece al período 6, (el período está dado por el máximo coeficiente del subnivel s),su DE va desde 1s hasta el retén 6s van 56e - y continuamos la DE hasta el siguiente p 4, ( la terminación de la DE nos confirma la columna), así: R/ Van 56e - el número atómico de D es = 84 sus coordenadas son (p 4, 6) 1s … 6s /4f 14 5d 10 6p 4 E es el halógeno del período 3 Vamos a determinar cuántos electrones tiene el halógeno del período 3. Su DE va desde 1s hasta el retén 3s van 12 e - y continuamos la DE hasta el siguiente p 5, (los halógenos son los del grupo VII, columna p 5 ) 1s … 3s /3p 5 van 12e - El número atómico de E es: = 17 (p 5,3) R/

21 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. F es el metal alcalino del período 7 Vamos a determinar cuántos electrones tiene el metal alcalino térreo del período 7. Su DE va desde 1s hasta el retén 7s 2 van 88 e - la DE termina en s 1, (los alcalino son los del grupo I, columna s 1 ) R/ el número atómico de F es G está en el período 3, y posee cinco electrones de valencia Procedimiento: como pertenece al período 3, (el período está dado por el máximo coeficiente del subnivel s),su DE va desde 1s hasta el retén 3s van 12e - y continuamos la DE hasta el siguiente p 3. 1s … 3s /3p 3 Van 12e - el número atómico de G es = 15 Por poseer cinco electrones de valencia está en el grupo V, columna p 3 (el número de electrones de valencia y el grupo coinciden), así: 1s … 7s 1 (s 1,7) (p 3,3) R/

22 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Los iones H 2-, I 1+ son isoelectrónicos con J 1- y el número atómico de J es 53 Iniciamos el análisis con el elemento J, ya que de él conocemos su número atómico J posee 53 electrones Para J ser ión de carga -1 gana un electrón J 1- posee 54 electrones Los iones H 2-, I 1+ y J 1- poseen 54 electrones por ser isoelectrónicos H gana dos electrones para ser el ión H 2- y queda con 54 electrones H tenía 52 electrones el número atómico de H es 52 I pierde un electrón para ser el ión I 1+ y queda con 54 electrones I tenía 55 electrones el número atómico de I es 55 1s … 5s /4d 10 5p 4 van 38e - Su DE es: (p 4,5) 1s … 5s /4d 10 5p 6 6s 1 Su DE es: (s 1,6) van 38e - 1s … 5s /4d 10 5p 5 Su DE es: (p 5,5) R/

23 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Ubicar los anteriores elementos hipotéticos en una tabla periódica 1s 5s /4d 10 5p 5 (p 5,5) 1s 5s /4d 10 5p 6 6s 1 (s 1,6) 1s 5s /4d 10 5p 4 (p 4,5) 1s 3s /4p 3 (p 3,3) ABCDEFGHIJKABCDEFGHIJK Z s 4s /3d 7 (d 7, 4) 1s 6s /4f 10 (f 10, 6) 1s 5s /4d 10 5p 3 (p 3,5) (p 4, 6) 1s 6s /4f 14 5d 10 6p 4 1s 3s /3p 5 (p 5,3) 1s 7s 1 (s 1,7) Zona fZona d s1s1 s2s2 p5p5 p6p6 p1p1 p2p2 p3p3 p4p4 f 1o d7d7 I II III IV V VI VII VIII A B C D E F G H I J Los números cuánticos del último electrón del elemento K son: 3,1,1.-½ El último e - esta en 3p n = 3 y = 1 3p ? y está en el orbitalm = 1Con m s = -½ Con la radiografía tenemos: m =-1m =0m =+1 1º 2º 3º 4º 6º último 5º 3p 6 1s … 3s /3p 6 van 12e - (p 6,3) 1s 3s /3p 5 (p 6,3) K el número atómico de K es 18 R/ n,,m. ms

24 11/06/2014 A un Clic del conocimiento I.Q. Luis Fernando Montoya V. Tenemos: s1s1 s2s2 I II p5p5 p6p6 p1p1 p2p2 p3p3 p4p4 III IV V VI VII VIII A B C D E F G H I J K Cual elemento posee mayor EN > EN, PI, CnM< TA, CM Cual elemento posee mayor PI Cual elemento posee mayor TA Cual elemento posee mayor CM Cual elemento posee mayor CnM Entre ellos cuales forman enlace covalente Entre ellos cuales forman enlace iónico Entre C y D cual posee mayor EN K no participa de propiedades periódicas es un gas noble o inerte R/ E E F F E Entre G,E,H,J I;F;B;A,C,D con G,E,H,J No se sabe, están en diagonal secundaria


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