LA TABLA PERIÓDICA Y PROPIEDADES QUIMICAS.

HISTORIA DE LA TABLA PERIDODICA OCTAVAS MENDELEIEV TRIADAS T.P.A. PROPUSO NUEVA FILOSOFO - INGLES NEWLANDS DOBEREINER 63 ELEMENTOS CLASIFICACIÓN HENRY MOSELEY ORGANIZA ORDENA DEMUESTRA ORGANIZÓ ELEMENTOS PROPIEDADES GRUPOS ACUERDO ORDEN CRECIENTE MASAS AT DEPENDE OBSERVO ORDEN CRECIENTE AGRUPO Z N° ATOMICOS HORIZONTAL MASAS ATOMICAS PERIODO RELACIÓN ORDENARLOS GRUPOS VERTICAL OBSERVO MASAS ATOMICAS PROPUSO 7 PRESENTAN PROPIEDADES CONOCER PRIMERO OCTAVO QUIMICAS PARECIDAS PROPIEDADES LEY PERIODICA ELEMENTOS QUÍMICOS

TABLA PERIODICA ACTUAL Los químicos siempre han sentido la necesidad de clasificar los elementos para facilitar su estudio y el de los compuestos. Se intentaron varias clasificaciones, casi todas con defectos. En 1914 HENRY MOSELEY propone una clasificación sin los defectos de las anteriores.

Planteó la siguiente Ley Periódica: “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de la configuración electrónica y varían con el incremento de los números atómicos”. Para poner de manifiesto la reaparición de las propiedades se acostumbra a colocar a los elementos en la disposición llamada TABLA O SISTEMA PERIÓDICO.

El SISTEMA PERIÓDICO está representado de la siguiente forma: 1. GRUPOS O FAMILIAS: ordenaciones verticales de elementos. a) Grupos Principales:1-2-13-14-15-16-17-18. b) Grupos Secundarios:3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13.

Los Grupos en la Tabla Periódica Los grupos con mayor número de elementos (1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18), se conocen como grupos principales, ubican su ultimo electrón en el ultimo nivel (orbital “s” u orbital “p”).

GRUPOS Grupo Representativo “A” IA ns1 ALCALINOS E IIA ns2 ALCALINOS TERREOS E IIIA ns2np1 BOROIDES E IVA ns2np2 CARBONOIDES E VA ns2np3 NITROGENOIDES E VIA ns2np4 CALCOGENOS ó Anfigenos E VIIA ns2np5 HALOGENOS E VIIIA ns2np6 GASES NOBLES E

Grupo de Transición “B” IIIB (n-1)d1 ns2 Fam . Scanio IVB (n-1)d2 ns2 Fam. Titanio VB (n-1)d3 ns2 Fam. Vanadio VIB (n-1)d4 ns2 Fam. Cromo VIIB (n-1)d5 ns2 Fam. Manganeso VIIIB (n-1)d6 ns2 Fam. del Hierro VIIIB (n-1)d7 ns2 Fam. del Cobalto VIIIB (n-1)d8 ns2 Fam. del Niquel IB (n-1)d10 ns1 Fam. del cobre IIB (n-1)d10 ns2 Fam. del Zinc

Análisis de la Tabla Periódica Actual Los grupos constan de 18 columnas verticales. Se nombran desde la izquierda a la derecha por números romanos y una letra A o B. También se designan con los números del 1 al 18. Periodos: Consta de 7 filas horizontales. Se numeran de arriba hacia abajo.

PERIODOS Son siete filas horizontales señaladas con números arábigos ( 1; 2; 3, 4 ; 5; 6; 7) . Los tres primeros son periódos cortos y los siguientes son largos.

Los Grupos en la Tabla Periódica Los elementos de la primera fila de elementos de transición interna se denominan lantánidos . lantánidos actínidos Los de la segunda fila son actínidos.

Capas de Valencia En las interacciones entre los distintos átomos sólo intervienen los electrones situados en la capa más externa. Los denominados electrones de valencia situados en la llamada capa de valencia, ya que al ser los electrones que se encuentran más lejanos del núcleo y más apantallados por los restantes electrones, son los que están retenidos más débilmente y los que con más facilidad se pierden. Todos los átomos tienden a tener en su capa de valencia únicamente ocho electrones. Así que el número real de electrones de su capa de valencia influirá también en sus propiedades.

Acomodo de orbitales en la Tabla Periódica El orden de los elementos en la tabla periódica, y la forma de ésta, con periodos de distintos tamaños, se debe a su configuración electrónica Una configuración especialmente estable es aquella en la que el elemento tiene en su última capa, la capa de valencia, 8 electrones, 2 en el orbital s y seis en los orbitales p, de forma que los orbitales s y p están completos. En un grupo, los elementos tienen la misma configuración electrónica en su capa de valencia. Así, conocida la configuración electrónica de un elemento sabemos su situación en la tabla y, a la inversa, conociendo su situación en la tabla sabemos su configuración electrónica.

Acomodo de orbitales en la Tabla Periódica Los primeros dos grupos están completando orbitales s, el correspondiente a la capa que indica el periodo. Así, el rubidio, en el quinto periodo, tendrá es su capa de valencia la configuración 5s1, mientras que el bario, en el periodo sexto, tendrá la configuración 6s2.

Acomodo de orbitales en la Tabla Periódica Los grupos 3 a 12 completan los orbitales d de la capa anterior a la capa de valencia, de forma que hierro y cobalto, en el periodo cuarto, tendrán las configuraciones 3d64s2 y 3d74s2, en la que la capa de valencia no se modifica pero sí la capa anterior. 4 5 6 7

Los Grupos en la Tabla Periódica Los grupos del 3 al 12 (identificados con letra B), están formados por los llamados elementos de transición Estos grupos (B), contienen los elementos que al desarrollar su configuración electrónica ubican su ultimo electrón en un nivel que no es el ultimo. Son elementos de transición externa si ubican su ultimo electrón en el penúltimo nivel (orbital “d”). Son elementos de transición interna los que ubican el ultimo electrón en el antepenúltimo nivel (orbital “f”).

Acomodo de orbitales en la Tabla Periódica Finalmente, en los elementos de transición interna, los elementos completan los orbitales f de su antepenúltima capa. 6 7

Acomodo de orbitales en la Tabla Periódica

Ejercicio... De acuerdo a los criterios entregados anteriormente, clasifique los siguientes elementos: Cl, Cu, Sc, Ar, Zn, He, Po.

La configuración electrónica según su distribución electrónica (D La configuración electrónica según su distribución electrónica (D.E) empleando la T.P

La columna (grupo)está dada por la “terminación” de la DE Para determinar la celda de cada elemento, en la cual se asigna su símbolo, hay que definir la columna (vertical) y la fila (horizontal), conocidas como Grupo y Periodo, basados en su distribución electrónica (DE) Celda La columna (grupo)está dada por la “terminación” de la DE La fila (período),está dada por el máximo coeficiente del subnivel s Como las columnas están dadas por la terminación de la DE, en la tabla periódica actual existen cuatro zonas: Zona s con dos columnas: s1 y s2 Zona p con seis columnas: desde p1 hasta p6 Zona d con diez columnas: desde d1 hasta d10 Zona f con catorce columnas: desde f 1 hasta f 14

Columna (Grupo), si la DE termina en: s se encuentra en la zona s, grupo A, columna I o II, depende de los electrones que estén en el subnivel. (en s solo puede haber 1 o 2). p se encuentra en la zona p, grupo A, columna desde III a VIII (6 columnas), éste número resulta de sumar los electrones del subnivel s y p del mismo nivel. d se encuentra en la zona d, grupo B, columna desde III a II (10 columnas), se relacionan de acuerdo a los electrones presentes en este subnivel. d1 d3 d2 d4 d6 d5 d10 d9 d7 d8 I II III IV V VI VII VIII Fila (Periodo): Es el nivel mas alto en el que termina la DE y esta determinado por el subnivel s (el número mas alto que acompaña a s)

s, está en la zona s grupo A la columna depende de los electrones que estén en el subnivel y como el subnivel s solo puede alojar 1 o 2 electrones (e-) estará en la columna I o II. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Si termina en: Periodo 4 Grupo II A p, está en la zona p, grupo A, la columna será la suma de los electrones presentes en s y p del mismo nivel. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Grupo VIII A Periodo 3

d, está en la zona d, grupo B, la columna depende de los electrones que estén presentes en el subnivel, (orbital), si es 1e- (d1 ), está en la columna III y así sucesivamente como se indico en diapositiva anterior. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 Periodo 4 Grupo VII B d1 d3 d2 d4 d6 d5 d10 d9 d7 d8 III IV V VI VII VIII VIII VIII I II

z o n a f s1 s2 p1 p3 p2 p4 p6 p5 Uno de los pocos Fila o período s1 s2 Zona s Zona d Zona p p1 p3 p2 p4 p6 p5 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 z o n a f 2 1 4 3 6 5 7 d1 d3 d2 d4 d6 d5 d10 d9 d7 d8 3 11 19 37 55 87 9 17 35 53 85 4 12 20 38 56 88 10 18 36 54 86 8 16 34 52 84 7 15 33 51 83 6 14 32 50 82 5 13 31 49 81 1 2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112  f 1 f 14 f 7 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 8 f 13 f 12 f 9 f 10 f 11 Porque el elemento Z = 57 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Lantánidos es el lantano (La) Tierras raras Porque el elemento Z = 89 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 Actínidos es el actinio (Ac) 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, otros cortan del 57 al 71 y del 89 al 103 Observe que tipo de error posee su tabla periódica

z o n a   f notas s1 s2 p1 p3 p2 p4 p6 p5 2 1 4 3 6 5 7  Fila o período s1 s2 Zona s Zona d d1 d3 d2 d4 d6 d5 d10 d9 d7 d8 Zona p p1 p3 p2 p4 p6 p5 z o n a f grupos I II III IV V VI VII VIII   2 1 4 3 6 5 7 1 2 1 2 H He H H 1 He 3 11 19 37 55 87 4 12 20 38 56 88 5 13 31 49 81 6 14 32 50 82 7 15 33 51 83 8 16 34 52 84 9 17 35 53 85 10 18 36 54 86 Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra B Aℓ Ga In Tℓ C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cℓ Br I At Ne Ar Kr Xe Rn 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Alcalino térreos Gases nobles alcalinos halógenos notas 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) Los elementos de las zonas s y p forman los grupos A de la tabla periódica y son ocho, se conocen como elementos representativos, el número del grupo coincide con el número de electrones de valencia

Estos son los elementos que presentan modificación de la DE Los elementos de la zona d se llaman “elementos de transición” y forman los subgrupos Fila o período d1 d3 d2 d4 d6 d5 d10 d9 d7 d8 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 4 6 5 7 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”. Z D.E. normal D.E. excitada Fila # de e- transferidos. 24 Cr 1s . . .4s2 / 3d4 1s . . .4s1 / 3d5 4 1 29 Cu 1s . . .4s2 / 3d9 1s . . .4s1 / 3d10 41 Nb 1s . . .5s2 / 4d3 1s . . .5s1 / 4d4 5 42 Mo 1s . . .5s2 / 4d4 1s . . .5s1 / 4d5 43 Tc 1s . . .5s2 / 4d5 1s . . .5s1 / 4d6 44 Ru 1s . . .5s2 / 4d6 1s . . .5s1 / 4d7 45 Rh 1s . . .5s2 / 4d7 1s . . .5s1 / 4d8 46 Pd 1s . . .5s2 / 4d8 1s . . .5s0 / 4d10 2 47 Ag 1s . . .5s2 / 4d9 1s . . .5s1 / 4d10 77 Ir 1s . . .6s2 / 4f145d7 1s . . .6s0 / 4f145d9 6 78 Pt 1s . . .6s2 / 4f145d8 1s . . .6s1 / 4f145d9 79 Au 1s . . .6s2 / 4f145d9 1s . . .6s1 / 4f145d10 Estos son los elementos que presentan modificación de la DE

Clasificación periódica de los elementos 1.Elementos representativos: Se distribuyen a lo largo de casi todos los grupos. Se excluyen los elementos del grupo 3 al 12 y el grupo 18.Tienen todos sus niveles completos a excepción del último.La configuración electrónica más externa comprende aquellas que van desde: ns1hasta ns2np5

2.Elementos de transición: Son los correspondientes a los grupos 3 al 12 y se caracterizan por presentar el penúltimo subnivel d y /o el último niveles incompleto. La configuración electrónica externa de estos elementos, en general se puede representar como: (n-1)d1-----9 ns2 3. Elementos de transición interna: Tienen un subnivel incompleto, el f. Estos elementos corresponden a los períodos 6 y 7y no se clasifican en grupos.

4.Elementos Inertes o gases nobles: Se ubican en el grupo 18 y se caracteriza por tener todos sus niveles energéticos completos. Su configuración externa se representa por ns2np6 a excepción del He que tiene una configuración del tipo 1s2.

Otra clasificación: metales, no metales y metaloides.

Variación en la Tabla Periódica PROPIEDADES ATOMICAS RADIO ATOMICO ENERGIA DE IONIZACION ELECTRONEGATIVIDAD CARÁCTER METALICO Variación en la Tabla Periódica

RADIO ATOMICO Es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos vecinos o es la distancia promedio entre el último electrón del nivel más externo y el núcleo.

LOS RADIOS ATOMICOS AUMENTAN EN TERMINOS GENERALES HACIA ABAJO EN UN GRUPO Y DISMINUYEN A LO LARGO DE UN PERIODO

RADIO ATOMICO

RADIO ATOMICO

Radio Atómico en la Tabla Periódica El radio atómico, es decir, el tamaño exacto de un átomo, es muy difícil de determinar, ya que depende del estado de agregación del elemento y de la especie química que forma. El radio atómico dependerá de la distancia al núcleo de los electrones de la capa de valencia

¿Como se comporta en un grupo? Radio atómico: Distancia promedio que existe entre el núcleo de un átomo y la capa electrónica más externa. ¿Como se comporta en un grupo? Grupo VII-A radio atómico (Å) 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 0.72 0.99 1.14 1.33 Angstrom (Å): Unidad de medida de longitud siendo equivalente a 1 x 10-10 m, no se utiliza en el Sistema Internacional de Unidades ( SI).

¿Como se comporta en un periodo? Período 2 / Elemento 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne radio atómico (Å) 1.34 0.90 0.82 0.77 0.75 0.73 0.72 1.31

Potencial o energía de ionización (PI) Es la cantidad de energía mínima necesaria para sacar al electrón más externo de un átomo neutro en su estado fundamental. Es decir, el átomo se convierte en un ión positivo (catión). M + E → M+ + e- M = metal

Potencial de ionización o energía de ionización      Se define como la energía que se requiere para sacar al electrón más externo de un átomo neutro.      La energía de ionización de un átomo mide que tan fuerte este retiene a sus electrones      La energía de ionización es la energía mínima requerida para quitar un electrón de un átomo aislado gaseoso en su estado basal      Ojo esto no se refiere a la energía requerida para quitar un electrón de las capas internas, acuérdate que esos están mas agarrados al átomo, porque están más cerca y porque les toca más carga del núcleo.      Aquí nos referimos al estado basal del átomo completo, entonces el electrón que saldrá será el que tiene menos energía es decir el más lejano al núcleo.      Para quitar los electrones restantes se requiere cada vez más energía (es decir la energía de ionización es mayor para cada electrón subsiguiente)

Potencial de Ionización Variación en la TP En un periodo, el PI aumenta de izquierda a derecha. En un grupo, el PI aumenta de abajo hacia arriba. Aumenta Potencial de Ionización

¿Como se comporta en un grupo? Energía de ionizacion: Energía mínima necesaria para separar el electrón menos fuertemente atraído por un átomo aislado con la formación correspondiente de un ión (catión) monopositivo, también aislado. ¿Como se comporta en un grupo? Grupo I-A energía de ionización (kcal / mol) 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 124 119 100 96 90 Se expresa en kcal / mol, kJ. Mol-1o en eV. mol-1

¿Como se comporta en un periodo? Período 2 / Elemento 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne energía de ionización (kcal / mol) 124 215 191 260 336 314 402 497

Afinidad electrónica o electroafinidad (AE): Es la energía liberada cuando un átomo en estado neutro gana un electrón, para convertirse en un ión negativo (anión). X + e- → X- X = no metal

Variación en la TP En un periodo, la AE aumenta de izquierda a derecha al aumentar el Z. En un grupo, la AE disminuye de arriba hacia abajo al aumentar el Z. Disminuye

¿Como se comporta en un grupo? Electroafinidad: Cantidad de energía liberada cuando un átomo gana un electrón . ¿Como se comporta en un grupo? Grupo VII-A electroafinidad (eV) 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 3.6 3.75 3.53 3.2 Electrón - volt : La energía en los procesos elementales se mide en electrón-volt. Un electrón - volt (eV) es la energía de un electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de un volt .

¿Como se comporta en un periodo? Período 2 / Elemento O / O - 2 F / F - 1 electroafinidad (kJ / mol) - 15 919.0 8 685.0

Afinidad Electrónica en la Tabla Periódica La afinidad electrónica se define como la energía que liberará un átomo (elemento no metal), en estado gaseoso, cuando captura un electrón y se convierte en un ión negativo o anión. Como el potencial de ionización, la afinidad electrónica dependerá de la atracción del núcleo por el electrón que debe capturar, de la repulsión de los electrones existentes y del acercamiento o alejamiento a completar la capa de valencia con ocho electrones. Mientras que el potencial de ionización se puede medir directamente y con relativa facilidad, la medición de la afinidad electrónica es complicada y sólo en muy pocos casos puede realizarse de forma directa y los datos que se tienen no son fiables.

Electronegatividad (EN): Es la capacidad que tiene un átomo para ganar electrones de otro átomo. Los átomos que poseen altos valores de EI y AE serán altamente electronegativos y viceversa. Linus Pauling determinó escalas de EN que varían del 0,7 al 4,0. Para los gases nobles la EN es 0 por ser estables.

Variación en la TP En un periodo aumenta hacia la derecha. En un grupo aumenta hacia arriba. Aumenta Aumenta

¿Como se comporta en un grupo? Electronegatividad: Poder de atracción que ejerce una especie sobre el par de electrones compartidos. ¿Como se comporta en un grupo? Grupo VII-A electronegatividad (Escala de Pauling) 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 4 3 2.8 2.5

¿Como se comporta en un periodo? Período 2 / Elemento 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F electronegatividad (Escala de Pauling) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES PERIÓDICAS EN EL SISTEMA PERIÓDICO

Propiedades periódicas Variación en un Grupo Variación en un período Radio atómico Carácter metálico Energía de ionización Electroafinidad Electronegatividad  Aumenta  Disminuye  Disminuye  Aumenta