2.1 Clasificación de los elementos químicos de acuerdo a su relación cuántica Investigación
La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales. Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad. Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay alunas excepciones (por e!emplo, el yodo sólido es brillante" el rafito, es un excelente conductor de la electricidad" y el diamante, es un excelente conductor del calor). Las características químicas son# los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a anar electrones para formar iones neativos. $uando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al seundo. %ropiedad de los metales %oseen ba!o potencial de ionización y alto peso específico %or rela eneral, en su <imo nivel de enería tienen de ' a electrones. on sólidos a excepción del mercurio (*), alio (+a), cesio ($s) y francio (r), que son líquidos %resentan aspecto y brillo metálicos on buenos conductores del calor y la electricidad on d&ctiles y maleables, alunos son tenaces, otros blandos e oxidan por p-rdida de electrones u mol-cula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxíeno forma óxidos y -stos al reaccionar con el aua forman hidróxidos Los elementos alcalinos son los más activos %ropiedades enerales de los nometales /ienen tendencia tendencia a anar electrones %oseen alto potencial de ionización y ba!o peso específico %or rela eneral, en su <imo nivel de enería tienen de 0 a 1 electrones e presentan en los tres estados físicos de areación 2o poseen aspecto ni brillo metálico
on malos conductores de calor y la electricidad 2o son d&ctiles, ni maleables, ni tenaces e reducen por anancia de electrones us mol-culas están formadas por dos o más átomos 3l unirse con el oxíeno forman anhídridos y -stos al reaccionar con el aua, forman oxácidos Los halóenos y el oxíeno son los más activos 4arios nometales presentan alotropía La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. 3lunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales. Los no metales tambi-n tienen propiedades variables, al iual que l os metales. 5n eneral los elementos que atraen electrones de los metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica. +ases nobles o ases raros Los ases nobles, llamados tambi-n raros o inertes, entran, en escasa proporción, en la composición del aire atmosf-rico. %ertenecen a este rupo el helio, neón, arón, criptón, xenón y radón, que se caracterizan por su inactividad química, puesto que tienen completos sus electrones en la <ima capa. 2o tienen tendencia por tanto, ni a perder ni a anar electrones. 6e aquí que su valencia sea cero o que reciban el nombre de inertes, aunque a tal afirmación se tiene hoy una reserva que ya se han podido sintetizar compuestos de neón, xerón o 7riptón con el oxíeno, el fl&or y el aua. 5l helio se encuentra en el aire" el neón y el 7riptón se utilizan en la iluminación por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radón es radioactivo. +rupo 8, metales alcalinos Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer rupo dentro de la tabla periódica. $on excepción del hidróeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. e les debe uardar en la atmósfera inerte o ba!o aceite. Los compuestos de los metales alcalinos son isomorfos, lo mismo que los compuestos salinos del amonio. 5ste radical presenta randes analoías con los metales de este rupo. 5stos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. 6ada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de
valencia y pasan al estado iónico. 5sto explica el carácter electropositivo que poseen, así como otras propiedades. Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en ran escala. +rupo 88, metales alcalinot-rreos e conocen con el nombre de metales alcalinot-rreos los seis elementos que forman el rupo 883 del sistema periódico# berilio, manesio, calcio, estroncio, bario y radio. on bivalentes y se les llama alcalinot-rreos a causa del aspecto t-rreo de sus óxidos. 5stos elementos son muy activos aunque no tanto como los del rupo 8. on buenos conductores del calor y la electricidad, son blancos y brill antes. $omo el nombre indica, manifiestan propiedades intermedias entre los metales alcalinos y los t-rreos" el manesio y, sobre todo, el berilio son los que más se aseme!an a estos. 2o existen en estado natural, por ser demasiado activos y, eneralmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, eneralmente insolubles. 5stos metales son difíciles de obtener, por lo que su empleo es muy restrinido. +rupo 888, familia del boro 5l boro es menos metálico que los demás. 5l aluminio es anfótero. 5l alio, el indio y el talio son raros y existen en cantidades mínimas. 5l boro tiene una amplia química de estudio. +rupo 84, amilia del carbono 5l estudio de los compuestos del carbono corresponde a la 9uímica :ránica. 5l carbono elemental existe como diamante y rafito. 5l silicio comienza a ser estudiado ampliamente por su parecido con el carbono. Los elementos restantes tienen más propiedades metálicas. +rupo 4, familia del nitróeno e considera a este rupo como el más hetero-neo de la tabla periódica. 5l nitróeno está presente en compuestos tales como las proteínas, los fertilizantes, los explosivos y es constituyente del aire. $omo se puede ver, se trata de un elemento tanto ben-fico como per!udicial. 5l fósforo tiene ya una química especial de estudio, sus compuestos son eneralmente tóxicos. 5l ars-nico es un metaloide venenoso. 5l antimonio tiene ran parecido con el aluminio, sus aplicaciones son más de un metal. +rupo 48, $oláenos Los cinco primeros elementos son nometálicos, el <imo, polonio, es radioactivo. 5l oxíeno es un as incoloro constituyente del aire. 5l aua y la
tierra. 5l azufre es un sólido amarillo y sus compuestos por lo eneral son tóxicos o corrosivos. La química del teluro y selenio es comple!a. +rupo 488, halóenos 5l fl&or, el cloro, el bromo, el yodo y el ástato, llamados metaloides halóenos, constituyen el rupo de los no metales monovalentes. /odos ellos son coloreados en estado aseoso y, desde el punto de vista químico, presentan propiedades electroneativas muy acusadas, de donde se deriva la ran afinidad que tienen con el hidróeno y los metales. Los formadores de sal se encuentran combinados en la naturaleza por su ran actividad. Las sales de estos elementos con los de los rupos 8 y 88 están en los mares. Las propiedades de los halóenos son muy seme!antes. La mayoría se sus compuestos derivados son tóxicos, irritantes, activos y tienen ran aplicación tanto en la industria como en el laboratorio. Los n&meros cuánticos se denominan#
2&mero $uántico %rincipal (n)
8ndica el nivel ener-tico donde se pude encontrar un electrón. /iene relación con la distancia media del electrón al n&cleo y nos da una idea del tama;o del orbital. n# adquiere valores positivos y enteros n< ', =, , 0, >, ?, 1 o @, L, A, 2, :, %, 9 Bnicamente se encuentran llenos hasta el nivel ener-tico 1, en l o que se conoce como estado basal, debido a que en la tabla periódica los elementos conocidos solo ocupan 1 periodos.
2&mero $uántico 3zimutal o de orma (l)
2os da la idea de la forma que tiene el :rbital (zona de probabilidad donde se puede encontrar un electrón) 3dquiere valores desde C hasta n' 5l n&mero cuántico azimutal determina la excentricidad de la órbita, cuanto mayor sea, más exc-ntrica será, es decir, más aplanada será la elipse que recorre el electrón. u valor depende del n&mero cuántico principal n, pudiendo variar desde C hasta una unidad menos que -ste (desde C hasta n'). 3sí, en la capa @, como n vale ', l sólo puede tomar el valor C, correspondiente a una órbita circular. 5n la capa A, en la que n toma el valor de , l tomará los valores de C, ' y =, el primero correspondiente a una órbita circular y los seundos a órbitas cada vez más exc-ntricas.
2&mero $uántico Aan-tico (m)
5l n&mero cuántico man-tico determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. 3dquiere valores desde l, pasando por cero, hasta Dl.
i l< C" entonces m
2&mero $uántico de 5spín
8ndica el sentido en cual se asocia físicamente al electrón como un cuerpo que ira sobre su propio e!e. 3dquiere valores de D'E= y 'E=. La diferencia de sinos indica que un electrón FiraG en un sentido y el otro en sentido contrario. +iro del electrón< 2&mero $uántico de 5spín. /odos estos n&meros cuánticos, se deben tomar en cuenta en la realización tanto de la $onfiuración 5lectrónica, como de la $onfiuración 5lectrónica +ráfica.
Preguntas
'. H9u- es la tabla periódicaI
La tabla periódica es la localización o clasificación de los 'C1 elementos que existen en la /ierra, de esta tabla podemos conocer los elementos químicos y saber su masa atómica, masa atómica y su valencia. =. H$ómo se clasifica la tabla periódicaI Aetales lieros Aetales pesados 2o metales +ases inertes . H9u- es el n&mero atómicoI 5s el n&mero de protones y neutrones que tiene un átomo y fuera de la tabla periódica se escriben en la parte inferior izquierda. 0. H9u- es la masa atómicaI on la suma de electrones y protones D neutrones, este se encuentran en la parte superior izquierda. >. H9u- es la valenciaI 5s el n&mero de validez del elemento químico. ?. H$uáles son las propiedades periódicasI /ama;o atómico %otencial ionización 3finidad 5lectrónica 5lectroneatividad 1. H9u- es la tabla $uánticaI 5sta tabla sirve para deducir los n&meros cuánticos están clasificados en 0 bloques se&n la posición de la electro diferencial y los bloques son# , 6, % y . J. 5structura de la tabla %eriódica 5n la tabla periódica se contiene concentrada toda la información de cada uno de los elementos. 2o. 3tómico Aasa 3tómica %unto de 5bullición %unto de usión 6ensidad
2&m. de 8sótopos 5stado de 3reación. 5stado de :xidación. K. H5n que se basa la distribución de los elementos químicos por bloquesI 5n la confiuración electrónica de cada elemento. 'C.H$ómo se denominan a los elementos que tienden a anar electrones para completar su capa de valencia (capa electrónica más externa), para lorar una confiuración estableI 2o Aetales
Ejercicios
'. $onfiuración electrónica del cromo
's= =s= =p? s= p? 0s' d> =. $onfiuración electrónica del bromo 's= =s= =p? s= p? 0s= d'C 0p> . $onfiuración electrónica del estroncio 's= =s= =p? s= p? 0s= d'C 0p? >s= 0. $onfiuración electrónica del Aananeso 's= =s= =p? s= p? 0s= d> >. $onfiuración electrónica del selenio 's= =s= =p? s= p? 0s= d'C 0p0 Número Cuántico
Nombre
Valores Posibles
n l ml ms
principal azimutal magnético de espn
enteros positivos (1,2,3;etc.) enteros desde 0 hasta n-1 enteros de -l a +l +1!2 o -1!2
?. 6etermina los valores para los n&meros cuánticos
1. $lasifica a los elementos por su reactividad %artiendo de la línea divisoria entre Aetales y 2o Aetales, la eactividad de los primeros aumenta de derecha a izquierda y de arriba aba!o, y la de los seundos, de izquierda a derecha y de aba!o a arriba
J. 2ombra a los ases conocidos como ases inertes *elio, 2eón, 3rón, @riptón, Menón y adón K. $uanto es el porcenta!e de los elementos que son metales JCN 'C.8dentifica los > de los elementos 3zul# metales normales. osa# no metales normales. 2aran!a# metales de transición 3marillo# tierras raras 4erde# metales importantes.
