PERIODICIDAD QUIMICA DEL 1.8 AL 1.13 EQUIPO 1

                                   PERIODICIDAD QUÍMICA

La determinación de las propiedades y la clasificación de los elementos ha sido unos de los logros más importantes de la química. La periodicidad se describe como una propiedad de los elementos químicos. Indica que los elementos que pertenecen a un mismo grupo o familia de la tabla periódica tienen propiedades muy similares. Los elementos se ordenan en un arreglo sistemático, aunque no es ideal, es muy útil.

-CLASIFICACIONES PERIÓDICAS INICIALES

Los científicos ven la necesidad de clasificar los elementos de alguna manera que permitiera su estudio más sistematizado. Para ello se tomaron como base las similaridades químicas y físicas de los elementos. Estos son algunos de los científicos que consolidaron la actual ley periódica:

Johann Dobenier:	Hace su clasificacion en grupos de 3 elementos con propiedades quimicas Similares, llamadas TRIADAS
John Newlands:	Organiza los elementos en grupos de ocho u octavas, en orden ascendente de sus pesos atomicos y encuentran que cada octavo elemento existia repetición  o similitud entre las propiedades quimicas  de algunos de ellos.
Dimitri Mendeleivi Lathar Meyer	Clasifican los elementos en orden ascendente de los pesos atomicos. Estos se distribuyen en ocho grupos de tal manera que aquellos de propiedades similares quedaban ubicados en el mismo grupo.

-TABLA PERIÓDICA ACTUAL

En 1913 Henry Moseley basándose en experimentos con rayos x determinó los números atómicos de los elementos y con estos creó una nueva organización para los elementos.

Ley periódica : →

" Las propiedades químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos "

-ORGANIZACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA 

Los elementos están distribuidos en filas (horizontales) denominadas períodos y se enumeran del 1 al 7 con números arábigos. Los elementos de propiedades similares están reunidos en columnas (verticales), que se denominan grupos o familias; los cuales están identificados con números romanos y distinguidos como grupos A y grupos B .Los elementos de los grupos A se conocen como elementos representativos y los de los grupos B como elementos de transición. Los elementos de transición interna o tierras raras se colocan aparte en la tabla periódica en dos grupos de 14 elementos, llamadas series Lantánida y actínida

PERIODOS:  nos indican el último nivel de energía del elemento. Existen 7 periodos o niveles.

§  Periodo 1, 2 y 3, formados por 2, 8 y 8 elementos respectivamente, son denominados Periodos cortos.

§  Periodos 4, 5 y 6 son los Periodos largos, el 7º periodo se halla incompleto.

§  Los elementos cuyos números atómicos se hallan comprendidos entre el La (Z= 57) y el Lu (Z= 71) se llaman Lantánidos.

§  Los elementos con número atómico superior al Ac (Z= 89) se denominan Actínidos.

§  Los elementos después del Uranio (Z= 92) se han obtenido en forma artificial del uranio, denominándose a éstos Trans uránicos.

GRUPOS O FAMILIAS: Son agrupaciones verticales, que nos indican que poseen propiedades químicas semejantes, debido a que poseen los mismos electrones de valencia.

a) GRUPO A:

§  Están situados en los extremos de la tabla periódica.

§  Nos indican el número de electrones de la última capa y se representan en números romanos.

§  Terminan en el subnivel “s” y “p”

a) GRUPO B:

§  Están situados en la zona central de la tabla periódica.

§  El número de electrones de la última capa, no nos indica el grupo; debido a que la valencia es variable.

§  La configuración electrónica termina en el subnivel “d”.

§  Los elementos de transición interna, llamados tierras raras: su configuración electrónica termina en“f”.

Los elementos químicos que se ubican en la Tabla Periódica: Metales, Metaloides y No metales.

Elementos metálicos: este grupo representa la mayoría de los elementos, normalmente se encuentran en estado sólido y de acuerdo a sus propiedades conforman cinco nuevos grupos dentro de la tabla periódica: Metales alcalinos, Metales alcalinotérreos, Metales de transición.

Elementos no metálicos: Podemos decir que solo el 20% de los elementos químicos se pueden considerar como no metales. Estos elementos requieren sólo un pequeño número de electrones para alcanzar una estructura estable. Clasificación de los no metales en la tabla periódica: Hidrogeno, Grupo del carbono, Grupo del nitrógeno, Grupo del oxigeno, Grupo de los halógenos, Grupo de gases nobles o inertes.

Carga nuclear efectiva

La carga nuclear efectiva es la carga positiva neta experimentada por un electron en un atomo polielectrónico. El término "efectiva" se usa porque el efecto plantilla de los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones en orbitales superiores experimenten la carga nuclear completa. Es posible determinar la fuerza de la carga nuclear observando el número de oxidación del átomo.

En un átomo con un electrón, el electrón experimenta toda la carga del núcleo positivo. En este caso, la carga nuclear efectiva puede ser calculada usando laley de coulomb.

Sin embargo, en un átomo con muchos electrones, los electrones externos son, simultáneamente, atraídos al núcleo debido a su carga positiva, y repelidos por los electrones cargados negativamente. La carga nuclear efectiva en un electrón de este tipo de átomo está dada por la siguiente ecuación:
                     Z_eff =  Z-S
Donde Z es la carga nuclear real y sigma se llama constante de apantallimiento.
Una forma de mostrar el apantallamiento de los electrones es analizar el valor de la energía requerida para quitar un electrón de un átomo polielectrónico. Las mediciones muestran que se requieren 2373kJ de energía para mover el electrón restante de un mol de átomos de He y 5248 kJ de energía para remover el electrón restante de un mol de iones de He+. La razón por la cual se requiere menos energía en el primer paso es que la repulsión electrón el apantallamiento, provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada electrón. En el He+ hay presente un solo electrón, así es que no hay apantallamiento y el electrón siente el efecto total de la carga nuclear +2. Por consiguiente, se requiere de mucho  más energía para quitar el segundo electrón.

Tamaño atómico

A lo largo de un periodo hay un crecimiento pequeño aunque generalizado en el tamaño del radio atómico. Esto se debe al hecho de que a medida que avanzamos en el periodo, los elementos están en el mismo nivel de energía o a igual distancia del núcleo, pero al mismo tiempo la carga nuclear va aumentando de 1 en 1 en cada elemento. A pesar de esto, hay también un incremento en el número de electrones, cada electrón es atraído hacia el núcleo, por tanto a mayor carga nuclear mayor atracción de los electrones hacía el núcleo.

El radio iónico

es el radio que tiene un átomo cuando ha perdido o ganado electrones, adquiriendo la estructura electrónica del gas noble más cercano. Podemos considerar dos casos:

1. Que el elemento gane electrones.

El electrón o electrones ganados se colocan en los orbitales vacíos, transformando el átomo en un anión. La ganancia de electrones por un átomo no metálico aislado es acompañada por un aumento de tamaño.

Al comparar el valor del radio atómico de cualquier elemento con el de su anión, éste es siempre mayor, debido a que la carga nuclear es constante en ambos casos, mientras que al aumentar el número de electrones en la capa mas externa, también aumenta la repulsión entre los mismos aumentando de tamaño el orbital correspondiente y por tanto también su radio iónico.

2. Que el elemento pierda electrones.

Generalmente se pierden los electrones de valencia y el elemento se transforma en un catión. La pérdida de electrones por un átomo metálico aislado implica una disminución de su tamaño.

Podemos generalizar diciendo que los iones cargados negativamente (aniones) son siempre mayores que sus correspondientes átomos neutros, aumentando su tamaño con la carga negativa; los iones positivos (cationes), sin embargo, son siempre menores que los átomos de los que derivan, disminuyendo su tamaño al aumentar al carga positiva.

Entre los iones con igual número de electrones (isoelectrónicos) tiene mayor radio el de menor número atómico, pues la fuerza atractiva del núcleo es menor al ser menor su carga.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN

La energía de ionización es la mínima energía requerida para quitar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental.                                                                          

La formación de los compuestos y moléculas no solo depende de la existencia de los niveles de energía en los elementos. Si no también de la energía de ionización de átomos involucrados.  La energía de ionización de un átomo es la cantidad de energía que se requiere para desalojar del átomo al electrón ligado más débilmente. En este proceso el átomo adquiere una carga positiva, y se le denomina catión.

En la Tabla Periódica, la energía de ionización aumenta en un período según aumenta el número atómico (de izquierda a derecha) y en un grupo disminuye a medida que aumenta su número atómico (de arriba hacia abajo).

AFINIDAD ELECTRÓNICA

Es la cantidad de energía desprendida cuando un átomo gana un electrón adicional. En ese proceso el átomo queda con carga negativa y recibe el nombre de anión.

Otra  propiedad de los átomos que influye en su comportamiento químico es su habilidad para aceptar uno o más electrones, la cual se conoce como afinidad electrónica. Esta propiedad determina cuál es el cambio de energía cuando un átomo acepta un electrón en el estado gaseoso, y guarda una íntima relación con la energía de ionización. Mientras más negativa sea la afinidad electrónica, mayor será la tendencia del átomo a aceptar un electrón.

ELECTRONEGATIVIDAD

La electronegatividad de un átomo se define como la tendencia general de un átomo para tener electrones hacia sí mismo en un compuesto. Esta es determina a partir de la electroafinidad y de la energía de ionización. Sin embargo, no es una medida de energía, pero sí una simple tendencia de los átomos para atraer electrones.

Los diferentes valores de electronegatividad se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de Mulliken.

La escala de Pauling es una clasificación de la electronegatividad de los átomos. En ella, el elemento más electronegativo (Flúor), tiene un índice de 4.0, mientras que el menos electronegativo (Francio) lleva un valor de 0.7. Los demás átomos llevan asignados valores intermedios.

PROPIEDAD QUIMICA

Una propiedad química es cualquier propiedad evidente durante una reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad o estructura química de una sustancia. En otras palabras, las propiedades químicas no se determinan simplemente por ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades hayan sido modificadas.

Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedades físicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia.

Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los elementos químicos y para la nomenclatura de los compuestos químicos.

Las propiedades químicas de los elementos dependen de la distribución electrónica en los diferentes niveles, por ello; todos aquellos que tienen igual número de electrones en su último nivel presentan propiedades químicas similares, correspondiendo el número de período en que se encuentra ubicado, al del último nivel con electrones y el número de grupo guarda relación con la cantidad de electrones en la última capa.

La tabla periódica puede dividirse en diversas formas según las propiedades que se deseen estudiar, de tal suerte que se agrupan conjuntos de elementos con características comunes.

METALES, NO METALES Y METALOIDES

Metales:	Son buenos conductores del calor y la electricidad, son maleables y dúctiles, tienen brillo característico.
No Metales:	Pobres conductores del calor y la electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y son frágiles en estado sólido.
Metaloides:	Poseen propiedades intermedias entre Metales y No Metales

ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA, INDUSTRIAL Y AMBIENTAL EN LA REGIÓN O EN EL PAÍS

Elemento de Importancia Económica:

Hidrogeno (H)

Los principales uso del hidrogeno son:

a) para la producción de amoniaco (N3H) por el proceso (Haber).
b)Enla producción del ácido clorhídrico al combinarse con cloro, en la síntesis del alcohol metilito (CH3OH) al combinar con monóxido de carbono.
c)Refinaciónde petróleo.
d)Hidrogenode aceite.

Boro (B) Este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edáfico.

Carbono (C) Este metal es importante ya que forma parte de numerosos compuestos y son importantes para la vida cotidiana del ser humano. También forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural esta formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol.

 El carbono también forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas.    

Nitrógeno (N) La mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmósfera y se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma liquida, el nitrógeno se utiliza como congelante.

Oxigeno (O) Este elemento también se encuentra en el aire de la atmósfera y es muy importante en la vida del ser humano ya que el depende de su respiración. También se utiliza ampliamente en la industria y también se utiliza en la soldadura autógena o acetilénica.

Flour (F) Los usos de los fluoruros principalmente el fluoruro de sodio se utiliza en la fluoración del agua potable y en las pastas dentales para prevenir las caries.

Cloro (Cl) Se utiliza para la elaboración de plástico disolvente, pesticidas, producto farmacéutico, refrigerante y colorante. También se utiliza en la desinfección y para blanquear textiles.

Bromo (Br) Los compuestos orgánicos que contienen bromo se utilizan como intermediarios en las síntesis industriales de colorantes. Los bromuros inorgánicos se utilizan como medicina en el blanqueo de tejidos y en fotografías bromuro de plata.

Yodo (I) Sus compuestos no se usan tan extensamente como las de otros halógenos del grupo 7ª y sus principales  usos: productos farmacéuticos, pinturas, para fotografía en su forma de yoduro de plata y también como desinfectantes.

 Elemento de  Importancia Industrial:

Aluminio es resistente a la corrosión, se puede laminar e hilar por los que se emplea en la construcción de vehículos, aviones y utensilios domésticos. Se extrae de la bauxita por reducción electrolítica.

Cobalto se emplea en la elaboración de aceros especiales debido a su alta resistencia al calor, corrosión y fricción. Se emplea en herramienta mecánica de alta velocidad, imanes y motores. En forma de polvo, se emplea como pigmento azul para el vidrio. Su isótopo radiactivo se emplea en el Instituto Nacional de Investigación Nuclear (ININ) de México, por que produce radiaciones gamma. 

Mercurio es resistente a la corrosión y un bueno conductor eléctrico. Se usa en la fabricación de instrumentos de presión, baterías, termómetro, barómetro, amalgamas dentales, sosa cáustica, medicamentos e insecticidas.

Antimonio se utiliza, metal de imprenta, baterías y textiles.

Plata se emplea en la acuñación de monedas y manufacturas de vajillas y joyas, en fotografías, aparatos eléctricos, aleaciones y soldaduras.

Cobre usado principalmente como conductor eléctrico, en la elaboración de monedas y aleaciones como el latón y bronce.

Plomo se emplea para la fabricación de de barias y acumuladores, de pinturas, soldaduras e investigaciones nucleares.

Hierro se utiliza en la industria, el arte y la medicina. Para fabricar acero, cemento, fundiciones de metales ferrosos, además es un componente importante de la sangre contenido en la hemoglobina.

Oro es el patrón monetario internacional, sus aleaciones se emplean en joyerías, y ornamentos, piezas dentales y equipo científicos de elaboración. En la actualidad se ha reemplazado por iridio y rutenio en la joyera, y en piezas dentales, por platino y paladio.

Elementos de Importancia Ambiental:

Bromo sus vapores contamina el aire, además sus compuestos derivados son lacrimogenos y venenosos.

Azufre sus óxidos (SO2 Y SO3) contaminan el aire y mezclados con agua producen la lluvia ácida. Algunas sustancias como los derivados clorados, sulfatos y ácidos son corrosivos, el gas H2S es sumamente toxico y contamina el aire.

Cadmio contamina el agua y el aire es constituyente de algunos fertilizantes que contaminan el suelo.

Mercurio contamina el agua, el aire y causa envenenamiento. Las algas lo absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y como el hombre los ingiere, lo incorpora a sus tejidos. También puede absorberse por la piel.

Antimonio el envenenamiento por antimonio se produce por ingestión, inhalación de vapor y principalmente por un gas llamado estibina.

Arsénico en general, todos sus compuestos y derivados son altamente tóxicos.

Fósforo debido a que se emplea en la síntesis de pinturas, plaguicidas y fertilizantes, contaminan el aire, el suelo y el agua.

Plomo contaminan el aire, el agua y el suelo (produce graves daños a la agricultura), y cuando se inhala o se ingiere como alimento, se acumula en el cuerpo y produce una enfermedad conocida como saturnismo. 

Cloro sus vapores contaminan el aire y son corrosivo. En forma de clorato, contamina el agua, además de forma mezcla explosiva con compuestos orgánicos que dañan el hígado y el cerebro. Algunos medicamentos que contienen cloro afectan al sistema nervioso.

Cromo en su forma de cromato soluble contamina el agua. Sus compuestos son perjudiciales para el organismo, pues destruyen todas las células.

Manganeso los polvos y humos que contienen manganeso causan envenenamientos y atrofian el cerebro, cuando se inhala, además de contaminar el agua.