Unidad 1 La Tabla Periódica Clase 3 Profesores: Alberto Salazar G. Hugo Villanueva V. 29/03/2017

Logros Identifica y describe a los elementos biogenéticos de la tabla periódica. Reconoce a los elementos radioactivos de utilidad en la medicina. Describe a los elementos que forman parte constituyente de los sistema enzimáticos del ser humano. 29/03/2017

Tabla Periódica de los Elementos Es el arreglo tabular de los elementos en filas y columnas, resaltando la repetición regular de propiedades de los elementos. En 1 869 el químico ruso Dimitri Mendeleev y el químico germano J. Lothar Meyer, realizaron descubrimientos similares: Cuando los elementos se ordenaban según su peso atómico, se podían colocar en filas horizontales, una debajo de otra, de tal modo que los elementos en cada columna vertical tuvieran propiedades similares. 29/03/2017

. Theodor Benfey in 1960.

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Tabla periódica moderna actual Elemento Es una sustancia que no se puede separar en sustancias mas simples por medios químicos. A la fecha identificados 113: Existen en forma natural en la tierra 83. Artificialmente son 26, producidos por reacciones nucleares. 29/03/2017

Períodos y Grupos Esta ordenada por número atómico creciente (Z) aumenta de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Se divide en: 07 períodos 18 columnas o familias. Grupos: 8 grupos A y 8 grupos B. 29/03/2017

Área de Química

El primer período es el más corto: H y He. Está conformado por todos los elementos pertenecientes a una fila horizontal en la tabla. El primer período es el más corto: H y He. El segundo período tiene 8 elemento: Li, Be, B, C, N, O, F, Ne El tercer período consta de 8 elementos: Na Ar El cuarto período consta de 18 elementos: K Kr El quinto período consta de 18 elementos: Rb Xe El sexto período consta de 18 elementos: Cs Rn 29/03/2017

Está conformado por los elementos de una columna de la tabla. Columna o familia Son 18 columnas agrupados por sus similares propiedades, por lo que se conoce como familias. Grupo Está conformado por los elementos de una columna de la tabla. El conjunto superior de rótulos, que tienen designaciones A y B. Es común usar números romanos antes de las letras A y B. En Europa se utiliza una convención similar que numera las columnas de 1A a la 8A y luego de la 1B a la 8B. 29/03/2017

p6 s1 s2 p1 p2 p3 p4 p5 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 Los elementos del mismo GRUPO tienen la misma configuración electrónica del último nivel energético.

Grupo Nombre Elementos 1A Metales alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 2A Metales alcalinos térreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 6A Calcógenos (anfígenos) O, S, Se, Te, Po 29/03/2017

1 IA El nombre de esta familia proviene de la palabra árabe álcalis, que significa cenizas. Al reaccionar con agua, estos metales forman hidróxidos, que son compuestos que antes se llamaban álcalis. Son metales blandos, se cortan con facilidad. Los metales alcalinos son de baja densidad Estos metales son los más activos químicamente No se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales . Ejemplos: El NaCl (cloruro de sodio) es el compuesto mas abundante en el agua del mar. El KNO3 (nitrato de potasio) es el salitre. Metales alcalinos

Metales alcalinotérreos Se les llama alcalinotérreos a causa del aspecto térreo de sus óxidos 2 IIA Sus densidades son bajas, pero son algo mas elevadas que la de los metales alcalinos Son menos reactivos que los metales alcalinos No existen en estado natural, por ser demasiado activos y, generalmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos Metales alcalinotérreos

TODOS SON METALES TÍPICOS; POSEEN UN LUSTRE METÁLICO CARACTERÍSTICO Y SON BUENOS CONDUCTORES DEL CALOR Y DE LA ELECTRICIDAD LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN CUBREN UNA AMPLIA GAMA Y EXPLICAN LA MULTITUD DE USOS PARA LOS CUÁLES SE APLICAN 3 IIIB 4 IVB 5 VB 6 VIB 7 VIIB 9 VIIIB 11 IB 12 IIB Metales de transición

Metales de transición interna Estos elementos se llaman también tierras raras. Metales de transición interna

Rara vez aparecen libres en la naturaleza, se encuentran principalmente en forma de sales disueltas en el agua del mar. 17 VIIA El estado físico de los halógenos en condiciones ambientales normales oscila entre el gaseoso del flúor y el cloro y el sólido del yodo y el astato; el bromo, por su parte, es líquido a temperatura ambiente Halógenos

Son químicamente inertes lo que significa que no reaccionan frente a otros elementos químicos 18 VIIIA En condiciones normales se presentan siempre en estado gaseoso. Gases Nobles

Grupo de los gases nobles o inertes Grupo de los alcalinos Grupo de los alcalinotérreos Grupo de los térreos Grupo de los carbonoideos Grupo de los nitrogenoideos Grupo de los anfígenos Grupo de los halógenos H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Lantanidos Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Actinidos Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

13 IIIA Familia del Boro

14 IVA Familia del Carbono

15 VA Familia del Nitrógeno

16 VIA Familia del Oxígeno

Nº Grupo = Nº e- de valencia = Nº e- en “s” + Nº e- en “p” Relación con la estructura del átomo Nº Grupo = Nº e- de valencia = Nº e- en “s” + Nº e- en “p” Subniveles del mayor nivel (n) Ejemplo Indicar el número de período y el número de grupo para el elemento Mg (Z=12): II 12Mg = 1 s2 2s2 2p6 3s2 Grupo IIA n=3 Período 3 29/03/2017

Configuraciones electrónicas de los elementos en el estado fundamental ns2np6 ns1 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2 d10 d1 d5 4f 5f

Ahora apliquemos lo aprendido Indicar el número de período y el número de grupo para el elemento Cl (Z=17): VII 17Cl= 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p5 n=3 29/03/2017

Propiedades Periódicas La configuración electrónica de los elementos presentan una variación periódica al aumentar el número atómico, por ello los elementos presentan análogamente variaciones periódicas en sus propiedades físicas y químicas, dentro de las que se destacan las siguientes: 1. Radio o volumen atómico 2. Radio iónico 3. Energía de ionización 4. Afinidad electrónica 5. Electronegatividad 29/03/2017

1. Radio atómico (RA) Es la mitad de la distancia entre los dos núcleos (distancia internuclear) de dos átomos idénticos metálicos, unidos mediante un enlace químico. Se puede expresar así: RA = d 2 Tendencias El radio atómico (RA) aumenta a lo largo de un grupo (con Z). El RA disminuye a lo largo de un período (con Z). 29/03/2017

2. Radio iónico (RI): radio de un catión o anión En caso de elementos no metálicos diatómicos (H2, Cl2, I2, Br2) el radio atómico se llama radio covalente, que es la mitad de la distancia internuclear (longitud de enlace) de átomos unidas mediante enlace covalente simple. En general, el radio atómico nos proporciona el tamaño relativo del átomo. 2. Radio iónico (RI): radio de un catión o anión Es la mitad de la distancia entre los dos núcleos de dos átomos ionizados. Nos proporciona el tamaño relativo de los iones. Catión 11Na+ 1s2 2s2 2p6 Anión 9F- 1s2 2s2 2p6 29/03/2017

3. Energía de ionización (E.I) Es la cantidad de energía requerida para quitar un electrón del nivel externo de un átomo o ion en su estado fundamental o basal. El proceso es endotérmico porque absorbe o gana energía. 19K 3Li Tendencias: Aumenta a lo largo de un período al aumentar el número atómico. Disminuye a lo largo de un grupo con el aumento del número atómico. 17Cl 29/03/2017

4. Afinidad electrónica Cambio de energía en el proceso resultante de adicionar un electrón a un átomo neutro o un ion en estado gaseoso para formar un ion negativo. Tendencias: Aumenta en los períodos al aumentar el número atómico Disminuye en los grupos con el aumento del número atómico. Recuerde La energía de ionización mide la facilidad con que un átomo pierde un electrón. La afinidad electrónica mide la facilidad con que un átomo acepta un electrón. 29/03/2017

5. Electronegatividad Es la fuerza relativa de un átomo para atraer electrones de enlace hacia su núcleo al unirse químicamente con otro átomo. La electronegatividad de los elementos se expresa en unidad de energía según la escala de Linus Pauling. Pauling demostró que esta propiedad de los átomos depende en forma directa de la energía de enlace. Aumenta La energía de enlace a su vez depende de: La energía de ionización y de La afinidad electrónica. 29/03/2017

Elementos Biogenéticos Son elementos indispensables para la vida y forman parte de la composición química de los seres vivos y cumplen una función biológica. Deben reunir los siguientes requisitos: La solubilidad en agua. Bajo peso atómico (ninguno rebasa el peso del Iodo 126,9). Relación con el carbono y de abundancia natural. 29/03/2017

Ubicación de los elementos biogenéticos en la tabla periódica En la composición química de los seres vivos se pueden encontrar muchos de los elementos de la tabla periódica, pero no todos son indispensables para la vida. En estos momentos podemos encontrar cantidades de plomo y otros metales pesados en la sangre de los habitantes de las ciudades, los cuales no son necesarios para la vida y además son tóxicos. 29/03/2017

Clasificación de los elementos biogenéticos A. Clasificación química Se clasifican los elementos biogenéticos en función de las estructuras en que se encuentran, como: Microconstituyentes Se encuentran en pequeñas cantidades, complementando las funciones de las moléculas orgánicas: Boro, Flúor, Silicio, Vanadio, Cromo, Manganeso Hierro, Cobalto. Níquel, Cobre Zinc, Selenio Molibdeno, Estaño Iodo. 29/03/2017

B. Clasificación fisiológica Se basa en el papel que desempeñan los elementos biogenéticos en la materia viva: Oligoelementos Participan en la regulación de los procesos metabólicos: Flúor, cobre Yodo Manganeso Zinc Boro, cromo Silicio, vanadio Selenio, Molibdeno Estaño, cobalto. Elementos tóxicos Elementos como el Berilio, Aluminio, Antimonio, Bario, Cadmio, Mercurio, Talio y Plomo, son tóxicos para los seres vivos. 29/03/2017

Localización y función Elementos Masa en el hombre de 70 Kg Localización y función Oxígeno 45.5 Kg 9.3% Se encuentra en compuestos químicos orgánicos y en agua. Carbono 12.6 Kg 61.7% Se encuentra en compuestos químicos orgánicos. Hidrógeno 7.0 Kg 5.7% Nitrógeno 2.1 Kg 11.0% Se encuentra en ácidos nucleicos y aminoácidos. Fósforo 0.7 Kg 3.3% Se encuentra en ácidos nucleicos y muchos metabolitos; constituyente de huesos y dientes. Azufre 0.175 Kg 1.0% Se encuentra en proteínas y tejido conectivo. 29/03/2017

Cistina HOOC-CH(NH2)CH2-S-S-CH2CH(NH2)COOH alanina Cistina HOOC-CH(NH2)CH2-S-S-CH2CH(NH2)COOH 29/03/2017

Localización y función Minerales Masa en el hombre de 70 Kg Localización y función Calcio 1,050 g Constituyente de huesos y dientes; segundo mensajero intracelular, activa la exocitosis y la contracción muscular. Potasio 245 g 1.3% Principal catión intracelular; pérdida obligatoria de 40 mEq/d en la orina. Sodio 105 g 0.7% Principal catión extracelular. Cloro Anión extracelular más abundante; activa a la amilasa. Magnesio 35 g 0.3% Cosustrato del ATP y de otros reactantes nucleótidos; antagonista del Ca++ Flúor 8 g Aumenta la dureza de los huesos y dientes; exceso produce fluorosis dental 29/03/2017

Impulso Nervioso Na+ Impulso nervioso K+ Los iones calcio (Ca2+), potasio (K+) y sodio (Na+) están implicados todos en la producción y propagación del impulso nervioso. Na+ Impulso nervioso K+

En el interior de la neurona existen proteínas e iones con carga negativa. Esta diferencia de concentración de iones produce también una diferencia de potencial (unos -70 milivoltios) entre el exterior de la membrana y el interior celular.

Bomba de sodio/potasio Esta variación entre el exterior y el interior se alcanza por el funcionamiento de la bomba de sodio/potasio (Na+/K+)

Gasto de ATP La bomba de Na+/K+ gasta ATP. Expulsa tres iones de sodio que se encontraban en el interior de la neurona e introduce dos iones de potasio que se encontraban en el exterior. Los iones sodio no pueden volver a entrar en la neurona, debido a que la membrana es impermeable al sodio.

Función del calcio Además, el Ca2+ es necesario para la contracción de los músculos y para el mantenimiento de un latido cardíaco normal.

Localización y función Minerales trazas Masa en el hombre de 70 Kg Localización y función Hierro 3000 mg Se encuentra en hemoglobina, mioglobina, citocromos, proteínas de hierro y azufre; su deficiencia causa anemia microcítica. Zinc 2,300 mg Cofactor de la anhidrasa carbónica, carboxipeptidasa y superóxido dismutasa citosólica. Cobre 100 mg Componente del citocromo a y de la superóxido dismutasa citosólica. Manganeso 20 mg Cofactor de la superóxido dismutasa mitocondrial. 29/03/2017

Unión y separación del oxígeno (azul) y cambio conformacional de la oxi y la desoxihemoglobina (solo se muestra un grupo hemo). 29/03/2017

Localización y función Minerales trazas Masa en el hombre de 70 Kg Localización y función Cobalto 5 mg 5.0% Componente de la vitamina B12 Molibdeno Traza Componente de la deshidrogenasa de xantina en el metabolismo de las purinas y de la aldehido oxidasa en el metabolismo de las catecolaminas. Yodo Necesario para la producción de las hormonas tiroideas T3 T4; el hipertiroidismo se trata con radioyodo. Selenio Componente de la peroxidasa glutatión. 29/03/2017

Elementos Radioactivos Son elementos pesados únicamente tienen isótopos inestables y su desintegración radiactiva los hace impropios para su uso como elementos biogenéticos. Radiactividad Es la descomposición espontánea del núcleo atómico, con la consiguiente emisión de partículas nucleares (en forma de radiaciones corpusculares) y energía electromagnética (radiación electromagnética). 29/03/2017

Radioisótopos (radionúclidos) Tecnecio-99 Talio-201 Yodo-131 Fósforo-32 Cobalto-60 Carbono-14 Uranio Tiempo de vida media 6 horas 74 horas 8 días 14,3 días 5,27 años 5 730 años 4,5 x 109 años 29/03/2017

Para diagnosticar enfermedades Utilidad clínica Para diagnosticar enfermedades Yodo-131, se emplea para determinar la deficiencia del funcionamiento de la glándula tiroides. Talio.201, se emplea para detectar si el tejido cardíaco ha muerte después de un ataque al corazón. Carbono-11, se emplea para detectar zonas enfermas del cerebro, con la técnica de la tomografía. Arsénico-74, se emplea para localizar tumores cerebrales. Tecnecio-99, sirve para obtener imágenes y detectar enfermedades del hígado, páncreas, pulmón, etc, mediante la técnica de gammagrafía. En radioterapia El cobalto-60 y cesio-137, son emisores beta y gamma, se emplea para combatir células cancerosas, mediante técnicas de baños de cobalto. El fósforo-32, se emplea para el tratamiento de la leucemia. 29/03/2017

GRACIAS 29/03/2017