QUÍMICA TEMA 1
TABLA PERIÓDICA MODERNA SNII2Q1
DESARROLLO DEL TEMA I. CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
B. Octavas de Newlands (1864) Ordenó los elementos en grupos de siete en función a sus pesos atómicos crecientes. A este ordenamiento se le conoció como octavas porque el octavo elemento presentaba propiedades químicas similares al primer elemento del grupo anterior. Ejemplo:
A. Triadas de Dobereiner (1817) El químico alemán Johan Dobereiner agrupó los elementos en series de 3, donde los elementos que pertenecen a una triada poseen propiedades químicas similares y se cumple que el peso atómico del elemento central de una triada es aproximadamente igual a la semisuma de los pesos atómicos de los elementos extremos. Li
Na
K
7
23
39
PA(Na) =
Sr
Ba
40
87,6
137
PA(Sr) =
Li
7
Na
23
Be
9
Mg
24
B
11
Al
27
C
12
Si
28
N
14
P
31
O
16
S
32
F
19
Cl
35,5
Ordenó los elementos químicos en función a su peso atómico en series y grupos, donde los elementos de un mismo grupo poseen la misma valencia y propiedades semejantes. Su insistencia en que los elementos con características similares se colocaran en las mismas familias le obligo a dejar espacios en blanco en su tabla. Por ejemplo predijo la existencia del galio y el germanio llamándolos eka – aluminio y eka – silicio.
40 + 137 = 88,5 2
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PA 678
C. Tabla periódica corta de Dimitri Mendeleiev (1869)
7 + 39 = 23 2
Ca
PA 678
11
QUÍMICA
TEMA 1
TABLA PERIÓDICA MODERNA
Ejemplo: EKALUMINIO (GALIO)
EKASILICIO (GERMANIO)
PRONOSTICADA
DESCUBIERTA
PRONOSTICADA
DESCUBIERTA
1871
1875
1871
1886
PESO ATÓMICO (uma)
68
69,9
72
72,33
DENSIDAD (g/mL)
5,9
5,93
5,5
5,47
3
3
4
4
FÓRMULA DEL ÓXIDO
R2O3
Ga2O3
RO2
GeO2
FÓRMULA DEL HIDRURO
RH3
GaH3
RH4
GeH4
PROPIEDAD
VALENCIA
TABLA PERIÓDICA CORTA DE MENDELEIEV SERIES
GRUPO I R2O
1 2
Li=7
K=39
10
GRUPO V RH3 R2O5
GRUPO VI RH2 RO3
Sr=87
Cs=133
GRUPO VII RH R2O7
GRUPO VIII RO4
–
(Au=199) –
?Di=138
?Er=178 Tl=204 –
Cr=52
Nb=94
–
I=127 –
–
–
– U=240
––––
Os=195 Ir=197 Pt=198 Au=199
–
W=184
Bi=208
Ru=104 Rh=104 Pd=106 Ag=108
–=100
–
Ta=182
Fe=56 Co=59 Ni=59 Cu=63
Br=80
Te=125
–
Pb=207 Th=231
Se=78
Sb=122
–
Cl=35,5 Mn=55
Mo=96
–
?La=180
S=32
As=75
Sn=118
–
Hg=200 –
–=72
?Ce=140
F=19
P=31 V=51
Zr=90
In=113
–
(–) –
–=68
Cd=112
O=16
Si=28 Ti=48
?Yt=88
Ba=137
N=14
Al=27,3
Zn=65
(Ag=108)
11 12
GRUPO IV RH4 RO2
C=12
–=44
Ca=40
Rb=85
9
B=11
Mg=24
(Cu=63)
7 8
Be=9,4
Na=23
5 6
GRUPO III R2O3
H=1
3 4
GRUPO II RO
– –
––––
II. TABLA PERIÓDICA MODERNA (TPM)
A. Periodo
• Son las filas horizontales que están enumeradas del 1 al 7. • El orden de cada periodo indica el número de niveles de energía de la configuración electrónica o el último nivel (capa de valencia).
Diseñado en 1915 por el químico Alemán Alfred Werner, tomando en cuenta la ley periódica moderna de Moseley y la distribución electrónica de los elementos. En la tabla periódica moderna, los elementos están ordenados en función al número atómico creciente en donde se pueden apreciar filas horizontales llamadas periodos y columnas verticales denominadas grupos.
TEMA 1
QUÍMICA
Orden del periodo = Capa de valencia
B. Grupo • Son las columnas verticales que contienen a elementos de propiedades químicas similares. • Son 16 grupos de los cuales 8 tienen la denominación "A" llamados elementos representativos, y 8 tienen la denominación "B" llamados metales de transición.
22
SAN MARCOS REGULAR 2014 – III
TABLA PERIÓDICA MODERNA
Cabe hacer notar que la designación de grupo A y B no es universal. En Europa se utiliza B para los elementos representativos y A para los metales de transición que es justamente lo opuesto al convenio de los Estados Unidos de América. La IUPAC recomienda enumerar las columnas de manera secuencial con números arábigos, desde 1 hasta 18.
C. Clasificación de los elementos por bloques
Los elementos químicos se clasifican en 4 bloques (s, p, d, f) y esto depende del subnivel en el que termina su configuración electrónica.
ns
GRUPOS A (Elementos representativos) GRUPO
ELECTRONES DE VALENCIA
DENOMINACIÓN
1A
ns1
Metales Alcalino (excepto el H)
2A
ns2
Metales Alcalinos Térreos
3A
ns2np1
Boroides o Térreos
4A
ns2np2
Carbonoides
5A
ns2np3
Nitrogenoides
6A
ns2np4
Calcógenos o Anfígenos
7A
ns2np5
Halógenos
8A
2
n–p
(n–1)d
Lantanidos Actínidos
D. Ubicación de un elemento en la tabla periódica GRUPO A
LA CONFIGURACIÓN ORDEN DEL PERIODO ELECTRÓNICA TERMINA EN: GRUPO A a nsa n a b ns np a+b n nsa(n–1)d npb a+b n nsa (n–2) f (n–1)d npb a+b n Ejemplo: Indicar el Grupo y Periodo de:
6
ns np Gases Nobles He = 1s2 (excepción)
2+5=7
GRUPOS B (Metales de transición) La configuración Grupo electrónica termina en los subniveles
4f 5f
(n–2)f
•
a
2 2 6 2 5 17Cl: 1s 2s 2p 3s 3p
b
n=3 Denominación
GRUPO 7A PERIODO = 3
2+4=6 •
34Se:
1s22s22p63s23p64s 2 3d104p 4
a b GRUPO 6A PERIODO=4
ns1(n–1) d10
Familia de cobre (metales de acuñación)
ns2(n–1) d10
Familia del zinc (elementos puente)
3B
ns2(n–1) d1
Familia del escandio
4B
ns2(n–1) d2
Familia del titanio
5B
ns2(n–1) d3
Familia del vanadio
6B
ns1(n–1) d5
Familia del cromo
LA CONFIGURACIÓN ORDEN DEL PERIODO ELECTRÓNICA TERMINA EN: GRUPO B
7B
ns2(n–1) d5
Familia del manganeso
nsa(n–1) db
a+b
n
nsa (n–2) f (n–1) db
a+b
n
1B 2B
2
8A
6
ns (n–1) d ns2(n–1) d7 ns2(n–1) d8
n=4 Nota: El orden del grupo A, indica el número de electrones de valencia. GRUPO A
Elementos Ferromagnéticos: (Fe, Co, Ni)
Tener en cuenta el siguiente cuadro: GRUPO a+b
Nota: En la tabla periódica moderna los elementos se ordenan en función al número atómico creciente.
Los elementos de transición interna (Lantánidos y Actínidos) tienen incompleto el subnivel “f” y pertenecen al grupo 3B, se caracterizan por ser muy escasos.
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33
•
8B 8
9
10
1B
2B
11
12
Ejemplo Indicar el grupo y periodo de: 2+6=8
26Fe:
1s22s22p63s23p64s 2 3d 6
a b
GRUPO 8B PERIODO=4
n=4
QUÍMICA
TEMA 1
TABLA PERIÓDICA MODERNA
2+10=12 •
30Zn:
1s22s22p63s23p64s 2 3d 10
a b
• Los sólidos suelen ser quebradizos, algunos duros y otros blandos. • En reacciones químicas ganan electrones convirtiéndose en aniones. • La mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares que forman soluciones ácidas.
GRUPO 2B PERIODO=4
n=4
Nota: Para conocer el número de grupo de un elemento cuya configuración electrónica termina en subnivel p simplemente suma dos unidades al número de electrones de dicho subnivel "p".
3. Metaloides Los metaloides tienen propiedades intermedias entre metales y no metales. Podrían tener algunas propiedades características de los metales, pero carecer de otras. Por ejemplo el silicio es metal, pero es quebradizo en lugar de ser maleable y no conduce el calor y ni la electricidad, tan bien como los metales. Varios de los Metaloides son semiconductores eléctricos y constituyen como el silicio los principales elementos empleados en la fabricación de circuitos integrados y chips para computadoras. Los metaloides son 8 elementos: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At.
E. Carácter metálico y carácter no metálico
1. Carácter Metálico (C. M.) Llamado también electropositividad, es la capacidad de un átomo para perder electrones (oxidación). 2. Carácter No Metálico (C. N. M) Es la capacidad de un átomo para ganar electrones (reducción). La variación del C. M. y C.N.M. en la tabla periódica es como se muestra a continuación.
Aumenta C.M.
III. PROPIEDADES PERIÓDICAS DE UN ELEMENTO QUÍMICO A. Radio Atómico (RA)
Periodo
Se define como la mitad de la distancia entre dos átomos idénticos adyacentes enlazados químicamente.
G r u p o
G r u p o Periodo
+ d
Aumenta C.N.M.
d 2
B. Radio Iónico (RI)
1. Metales
Es el radio de un anión o catión monoatómico. Se cumple que:
• Buenos conductores del calor y electricidad. • Son dúctiles y maleables. • A temperatura ambiental se encuentran en estado sólido, excepto el mercurio que es líquido. • Presentan brillo metálico. • En las reacciones químicas pierden electrones, es decir se oxidan. • Casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos con carácter básico.
RI(Anión)>RA(Átomo neutro) > RI(Cation) Ejemplo: Sean las especies químicas del elemento carbono (C) I. 6C4+ → # e – = 6 – 4 = 2 II. 6C → #e – = 6 III. 6C4 – → #e – = 6 + 4 = 10
Nota: El metal que mejor conduce la corriente eléctrica es la plata, luego el cobre y después el oro. Cu > Ag > Au
Entonces, se cumple que: RIIII > RAII > RII
Nota: Para especies isoelectrónicas se cumple que el número atómico es inversamente proporcional al radio iónico.
2. No Metales • No conducen el calor ni la electricidad. • No tienen lustre.
QUÍMICA
RA =
RA RA
F. Metales, no metales y metaloides
TEMA 1
+
44
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TABLA PERIÓDICA MODERNA
Ejemplo:
F. Variación de las propiedades periódicas
Sean las especies isoelectrónicas I.
2 12Mg +→
II.
10Ne 2– 8O
RI RA
→ #e- = 10
Aumenta
Entonces, se cumple que: RIIII > RIII > RII
C. Energía de Ionización (EI) o Potencial de Ionización (P.I.) Es la energía mínima necesaria para eliminar un electrón del nivel externo de un átomo en estado gaseoso y así transformarse en un catión. La magnitud de la energía de ionización es una medida de que tan fuertemente se encuentra unido el electrón al átomo, cuando mayor es la energía de ionización es más difícil arrancar un electrón. X(g) + EI1 → X(g) + 1e– X–(g) + EI2 → X2–(g) + 1e
EN EI AE
Aumenta
Nota: Recuerda que los no metales poseen mayor EI, AE y EN que los metales.
IV. TENDENCIAS GENERALES DE LAS PROPIEDADES EN LOS GRUPOS
X2+(g) + EI3 → X3+(g) + 1e Donde: EI1: Primera Energía de Ionización EI2: Segunda Energía de Ionización EI3: Tercera Energía de Ionización
A. Grupo 1A: Metales Alcalinos Los metales alcalinos son sólidos metálicos blandos, son muy reactivos por lo que no se encuentran libres en la naturaleza. Reaccionan con agua para producir el hidrógeno gaseoso y el hidróxido metálico correspondiente.
Se cumple: EI3 > EI2 > EI1
Nota: • Siempre es más fácil quitar el primer electrón en una ionización. • Electroafinidad (EA)
B. Grupo 2 A: Metales Alcalinos Térreos
D. Afinidad Electrónica (A. E.) Ó Electroafinidad (EA) Es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión. Generalmente este proceso es exotérmico (libera energía) pero en algunos casos especiales es endotérmico (absorbe energía) X(g) + AE + 1e → X(g)
E. Electronegatividad (EN) Es la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico. Según la escala de Linus Pauling; el Fluor es el elemento más electronegativo de la TPM. Valor Máximo: EN (F) = 4,0 Valor Mínimo: EN (Fr) = 0,7
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Aumenta
→ #e- = 8 + 2 = 10 Aumenta
III.
# e- = 12 – 2 = 10
55
Los metales alcalinos térreos son sólidos pero más duros y densos que los metales alcalinos. Son menos reactivos que los metales alcalinos y su reactividad con el agua es variable, el berilio no reacciona con el agua, el magnesio lo hace lentamente con el vapor de agua, el calcio, estroncio y bario en cambio reaccionan con el agua fría.
C. Grupo 7 A: Halógenos Los Halógenos presentan gran reactividad por lo que no se encuentran en estado elemental en la naturaleza. El astato es extremadamente raro y radiactivo, muchas de sus propiedades todavía no se conocen.
D. Grupo 8 A: Gases Nobles Son no metales gaseosos a temperatura ambiente, todos ellos son monoatómicos, presentan gran estabilidad por lo que su reactividad es excepcionalmente baja.
QUÍMICA
TEMA 1
TABLA PERIÓDICA MODERNA
PROBLEMAS RESUELTOS
Problema 1
n: 4
ml: –1
Halla los 4 números cuánticos del último
l: 2
ms: +1/2
electrón de un átomo que tiene 8e– en la capa "N".
Respuesta: D) (4, 2, –1, +1/2)
A) (5, 0, 0, +1/2) B) (4, 2, +1, –1/2)
¿A qué grupo de la tabla periódica pertenece un elemento cuyo Z = 23? NIVEL FÁCIL
Resolución:
A) 5A
B) 3B
C) 4B
D) 8B
{ {
{
{
3
4
NIVEL INTERMEDIO
{
{
{
NIVEL DIFÍCIL
Periodo: 4 Grupo: VIA 1s22s22p63s23p64s23d104p4
Resolución:
1s22s22p63s23p64s 2 3d104p 6 5s2 4d
TEMA 1
E) 72
Resolución:
E) 5B
K,L,M, N
D) 70
2
Z = 23 → 1s22s22p63s23p64s23d3 El elemento se encuentra en el Grupo VB.
Respuesta: E) VB
0 +1 +2
QUÍMICA
66
⇒ Z = 34 n° = 36
A = 70
14243
E) (5, 1, +1, –1/2)
–2 –1
C) 48
Problema 2
D) (4, 2, –1, +1/2)
1 2
A) 36 B) 38
C) (4, 2, –1, –1/2)
Problema 3 Un elemento se encuentra en el 4to periodo y grupo 6A de la tabla periódica. Calcula su número de masa tiene 36 neutrones.
+
Respuesta: D) 70
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TABLA PERIÓDICA MODERNA
PROBLEMAS DE CLASE
D) Solo IV E) I y II
EJERCITACIÓN 1. De las siguientes proposiciones indicar verdadero o falso: • Los únicos no metales al estado sólido son C, S y Se. • Los únicos gases no metales son; He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn. • El Hg se encuentra al estado líquido sólo a altas temperaturas. • El Na y K son metales alcalinos y el K reacciona más rápidamente con el agua. A) FFFV B) FFFF C) FFVV D) VFFV E) VFVF 2. Cuál de las siguientes alternativas sólo presenta números atómicos, pertenecientes a un mismo grupo: A) 11; 37; 3 B) 8; 16; 2 C) 2; 10; 17 D) 35; 17; 4 E) 64; 21; 32 3. Determinar la ubicación en la tabla periódica de un átomo que posee dos subniveles difusos llenos y presenta la máxima cantidad de electrones: A) 5.to periodo - VIIIB B) 6.to periodo - VIB C) 5.to periodo - VIA D) 6.to periodo - VIIIB E) 4.to periodo - IIB 4. Indique cuál o cuáles de las proposiciones son incorrectas: I. Metales alcalinos: Li, Na, K y Rb II. Elementos de transición: Fe, Cu, Zn III. Anfígenos: O,S,P,Se. IV. Halógenos: F,Cl,Br,I. V. Gases nobles: He, Ne, Ar, Kr, Xe A) Solo I B) I, IV y V C) II y III
8. Ordenar en forma creciente las siguientes especies en función a su volumen atómico:
5. Se tiene 2 elementos, con sus respectivas configuraciones electrónicas.
A: [Ne] 3s1
B: 1s2 2s2 2p6 3s2 Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Ambos elementos son representativos. II. Ambos elementos pertenecen a un mismo grupo. III. El segundo elemento es un gas noble. A) VVV B) FVF C) VFF D) VFF E) FFF
PROFUNDIZACIÓN 6. ¿Cuál de los siguientes elementos no está acompañada del período y grupo al cual pertenecen realmente? A) 11Na : 3, IA
B)
17Cl
: 3, VII A
C)
34Se
: 4, VI A
D)
29Cu
: 4, II B
E)
27Co
: 4, VIII B
7. Indique que proposición(es) es (son) correcta(s), respecto a los elementos de transición. I. Sus electrones de valencia se ubican en orbitales s y d. II. Hay configuraciones de valencia que debiendo terminar d 4 y d 9 , terminan en d 5 y d 10 , es el caso del 24Cr y 29Cu, respectivamente. III. To d o s l o s e l e m e n t o s d e transición son metales. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) I, II y III E) II y III
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77
I.
k+ 19K
II.
+2 20Ca
III. 17Cl–
IV.
26Fe
V.
16S
+2
–2
A) II, I, III, IV, V B) I, II, V, III, IV C) III, IV, II, I, V D) II, I, III, V, IV E) IV, V, I, II, III 9. Señale la proposición correcta con respecto a las siguientes alternativas: I. Los gases nobles poseen moléculas monoatómicos y diatómicos.
II. Los no metales presentan el fenómeno de alotropía.
III. Los metales poseen altos potenciales de ionización.
IV. La mayor electronegatividad lo presentan los anfígenos. A) I, II y IV B) Sólo IV C) II y IV D) Sólo II E) I y III
SISTEMATIZACIÓN 10. Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
• El proceso: Na(g) → Na+ + 1e: energía de ionización.
• La electronegatividad mide la tendencia a ganar electrones.
• Un elemento de baja electronegatividad presenta baja energía de ionización. A) VVF B) FVF C) FFF D) VVV E) VFV
QUÍMICA
TEMA 1
TABLA PERIÓDICA MODERNA
11. Cuántas propiedades periódicas varían según:
IV. Energía de ionización. A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
C) Las propiedades de los elementos son una función periódica de sus números atómicos.
E) 4
I. Radio atómico.
II. Afinidad electrónica.
III. Electronegatividad.
TEMA 1
fundamenta en la ley periódica moderna.
12. Indique cuál de las siguientes proposiciones enfoca con mayor precisión la ley periódica moderna:
D) Las propiedades de los elementos son directamente proporcional a sus números atómicos.
A) Las propiedades periódicas son función de las masas atómicas.
E) La actual ley periódica es una modificación de la planteada por Mendeleiev.
B) La tabla periódica moderna se
QUÍMICA
88
SAN MARCOS REGULAR 2014 – III
