Gua de aprendizaje: Propiedades PeridicasLos elementos qumicos presentan una serie de propiedades que cambian regularmente en la Tabla Peridica; estas son las llamadas Propiedades Peridicas.Estas propiedades dependen fundamentalmente de la configuracin electrnica de los elementos qumicos.TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS.

La organizacin mas satisfactoria de los elementos qumicos fue obra de Dimitri Mendeleiev (1834-1907), quin sealo que las propiedades tanto fsicas como qumicas, de los elementos varan peridicamente al aumentar la masa atmica.

Mendeleiev pblico una tabla peridica de los elementos qumicos que es parecida a la actual. En su tabla los elementos estaban ordenados por masa atmica creciente, y en periodos; de modo que los elementos con propiedades qumicas similares estuviesen en un grupo o en la misma columna vertical. Desde la poca de Mendeleiev, la tabla peridica ha experimentado numerosos cambios para incluir elementos nuevos, valores ms exactos y diferentes formas de rotular los grupos de los elementos de la tabla.

En la tabla peridica actual los elementos estn organizados en orden creciente del nmero atmico es decir en el nmero de protones presentes en el ncleo de cada elemento y no de la masa atmica creciente.

Las propiedades peridicas de los elementos son funciones peridicas de sus nmeros atmicos, dando origen a filas horizontales llamadas periodos y a columnas verticales conocidas como grupos o familias.

PERIODOS.

Los periodos de los elementos corresponden a filas horizontales de la tabla peridica y varan las propiedades fsicas y qumicas, en total son siete y nos indica el nivel de energa de los elementos. Cada periodo termina con un gas inerte.

2

Si observas la tabla peridica, en el primer periodo encuentras los elementos

H y He, en ambos elementos los electrones se encuentran en el orbital 1s, para H 1s1 y para He 1s2, es decir ocupan el primer nivel de energa.

En el segundo periodo (2) incluye desde Li hasta Ne ,en ellos los ltimos electrones se localizan en orbitales 2s y 2p es decir ocupan el segundo nivel de energa o dos capas electrnicas.

GRUPOS.

Las columnas verticales conocidas como grupo o familias tienden a tener propiedades qumicas similares. Se ordenan los grupos del 1 al 18 que antiguamente se clasificaban en los grupos A y en los grupos B.

Cada grupo de elementos tienen igual nmero de electrones de valencia .As:

El grupo 1 (grupo I A) denominados Metales Alcalinos tienen 1 electrn de valencia ns1. Ejemplo:

11Na 1s2 2s2 2p6 3s1El grupo 2 (grupo II A) denominados Metales Alcalinos trreos tienen 2 electrones de valencia ns2. Ejemplo:

4Be 1s2 2s2El grupo 13(grupo III A) denominados Familia del Boro tienen 3 electrones de valencia ns2np1 .Ejemplo

13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

El grupo 14(grupo IV A) denominados Familia de Carbono o Carbonoides tienen 4 electrones de valencia ns2np2.Ejemplo:

14Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2El grupo 15(grupo V A)) denominados Familia del Nitrgeno tienen 5 electrones de valencia ns2np3. Ejemplo:

7N 1s2 2s2 2p3El grupo 16(grupo VI A) denominados Familia del Oxgeno o Calcgenos tienen 6 electrones de valencia ns2np4. Ejemplo:

16S1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 -1-

El grupo 17(grupo VII A) denominados Halgenos tienen 7 electrones de valencia

ns2np5.Ejemplo:

17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Los grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16 y 17 (antiguos grupos A) corresponden a los

Elementos Representativos que se caracterizan por terminar su configuracin electrnica en los subniveles s o sp

El grupo 18(grupo 0) denominados Gases Nobles o elementos inertes se caracterizan por tener todos sus niveles energticos completos su configuracin externa se representa por ns2np6 es decir con 8 electrones en su ltimo nivel a excepcin del Helio que tiene una configuracin electrnica 1s2.

Elementos de transicin.

Los grupos desde el 3 hasta el 12 inclusive (antiguos grupos B) corresponden a los elementos de Transicin, en cuya configuracin electrnica los ltimos electrones ocupan los orbitales d. Estos elementos se ubican en la parte central de la tabla.

Existen cuatro series de elementos de transicin, segn el subnivel (n-1) d sea 3d ,4d, 5d o 6d. Por ejemplo:

Primera serie de transicin desde 21 Sc hasta 30 Zn

Segunda serie de transicin desde 39 Y hasta 48 Cd

Tercera serie de transicin desde 57 La hasta 80 Hg

La configuracin electrnica externa de estos elementos, se puede representar como: (n-1) d1-----> 9ns 0 ---->2. Ejemplos:

Sc z=21 (Ar) 3d1 4s2 (n=4)

Y z=39 (Kr) 4d1 5s2 (n=5)

La z=57 (Xe) 5d1 6s2 (n=6)

Ac z=89 (Rn) 6d1 7s2 (n=7

Elementos de transicin Interna.

Corresponden a los elementos que tienen subniveles f parcialmente ocupados. Las dos filas de la parte inferior de la tabla peridica corresponden a los

Elementos de transicin interna. Se clasifican en la serie de los Lantnidos y de los Actnidos.

La serie de los lantnidos corresponden a los elementos con nmero atmico del 58 al 71.

La serie de los actnidos corresponden a los elementos con nmero atmico del 90 al 103.Los elementos transurnicos corresponden a todos los elementos que siguen al uranio (nmero atmico 92) y estos elementos son sintticos y radiactivos.

METALES, NO METALES Y METALOIDES.

Los metales se caracterizan por tener brillo, ser dctiles, ser buenos conductores del calor y de la electricidad, casi todos son slidos , a excepcin del mercurio que es lquido, son maleables (pueden laminarse).Ejemplo el hierro

Los no metales carecen de brillo, no son dctiles ni maleables, son malos conductores del calor y de la electricidad, se pueden presentar en cualquier estado de la materia. Ejemplo el no metal yodo que tiene propiedades bactericidas que se utiliza en tratamiento de heridas

Los metaloides o semimetales tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Ejemplo de metaloide el silicio y germanio que son semiconductores utilizados en la industria electrnica.

Las propiedades peridicas se pueden clasificar por relaciones de tamao y de energa de la siguiente manera:

La distribucin de los electrones, protones y neutrones dentro de un tomo se muestra en la siguiente figura:Dentro del tomo se establecen fuerzas entre las partculas que presentan la misma carga, son las llamadas fuerzas de repulsin. Y las fuerzas entre partculas de diferente carga elctrica, se denomina fuerzas de atraccin. CARGA NUCLEAR EFECTIVA:

-Todos los electrones en orbitales de un nmero cuntico principal mayor cero.-Electrones restantes en el mismo grupo contribuye 0.35, excepto 1s que contribuye 0.3Electrones en el nivel cuntico principal (n-1) contribuyen 0.85 cada uno, excepto cuando el electrn estudiado estan en un orbital d o f; entonces los electrones cuentan 1.00 cada uno.Todos los electrones en nmeros cunticos menores contaran 1.00 cada uno"1. La siguiente tabla nos permite calcular la contribucin la constante de pantalla para los electrones en cada grupo:

GrupoElectrones en gruposms altosElectrones restantesen el mismo grupoTodos los electronesen grupos ms bajosElectrones en grupos(s) con nmero cunticon-1Electrones en todos los gruposcon nmeros cunticos

catin (g) + electrn

Siendo esta energa la correspondiente a la primera energa de ionizacin (EI1).El segundo potencial de ionizacin (EI2) representa la energa precisa para sustraer el segundo electrn; este segundo potencial de ionizacin es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un in positivo es menor que el del tomo.

El potencial o energa de ionizacin se expresa en electrn-voltio, en kJ/mol o en Kcal/mol.

Ejemplo: Aplicamos los potenciales de ionizacin para expulsar los tres electrones dbilmente retenidos para el tomo de aluminio, 13Al cuya configuracin electrnica es: (Ne) 3s2 3p1

Al(g) + energa -----> Al+ (g) + e EI1 = 138 Kcal/mol

Se remueve el electrn 3p: (Ne)3s2Al+(g) + energa -----> Al+2 (g) + e EI2 = 432 Kcal/mol

Se remueve el electrn 3s: (Ne)3s1

Al+2(g) + energa -----> Al+3 (g) + e EI3 = 653 Kcal/mol

Se remueve el segundo electrn 3s: (Ne)

Al(g) + energa -----> Al+3 (g) + 3 e Energa total= 1223 Kcal/mol

Luego la configuracin de Al ha cambiado de (Ne) 3s2 3p1 a (Ne) y se ha formado el in Al+3 isoelectrnico del Ne.

La energa de ionizacin ms elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuracin electrnica es la ms estable, y por tanto habr que proporcionar ms energa para arrancar un electrn y es muy difcil remover un electrn de un tomo de estos elementos.

En la tabla peridica la energa de ionizacin aumenta en un periodo a medida que crece el nmero atmico es decir de izquierda a derecha y disminuye en un grupo.

En los metales alcalinos, por ejemplo, el elemento de mayor potencial de ionizacin es el litio y el de menor el francio.

AFINIDAD ELECTRNICA O ELECTROAFINIDAD (EA).

Es la energa liberada cuando un tomo de una muestra gaseosa capta un electrn para formar un anin. La siguiente ecuacin representa el proceso:

tomo neutro (gaseoso) + electrn-------> in negativo (gaseoso) + energa

Ejemplo: Para un tomo de oxgeno tenemos lo siguiente:

O(gas) + 2 e -------> O-2(gas) + 168 kcal/mol

Mientras mayor es el valor de la afinidad electrnica de un elemento mayor es la tendencia a la captacin de un electrn para formar el anin y mayor es la energa

Liberada en el proceso.

En la tabla peridica la afinidad electrnica (EA) aumenta en un periodo y disminuye en un grupo.

ELECTRONEGATIVIDAD (EN).

La electronegatividad es una medida de la tendencia de un tomo en un enlace covalente a atraer hacia s los electrones compartidos.

Cuando un tomo forma parte de una molcula sus electrones, especialmente los ms externos, estn sometidos no slo a la atraccin de su propio ncleo, sino que tambin experimentan atraccin por parte de la carga nuclear de los tomos vecinos.

Vamos a suponer la situacin de 2 electrones comunes a dos tomos A y B vecinos en una molcula. Este par de electrones es objeto de una competencia de atracciones por parte de ambos tomos, competencia que puede originar a lo menos tres resultados importantes:

1 empate (A : B) ENA = ENB

2 gana A (A: B) ENA > ENB 3 gana B (A :B) ENA < ENB

Analicemos el significado de cada una de las tres situaciones.

1) Si el par electrnico queda sometido a igual atraccin por parte de A y B, es decir, es compartido equitativamente; significa que ambos elementos tienen la misma EN.

2) En este caso la comparticin no es equitativa y el par electrnico comn es atrado con ms fuerza por el tomo A, encontrndose ms cerca de ste. Esto significa que la ENA es mayor que la ENB.

3)En cambio si B atrae el par electrnico con ms fuerza que A, significa que la ENB es mayor que la ENA.

Los elementos ms electronegativos de la tabla peridica son los Halgenos. Lo anterior debido a que para estabilizarse energticamente, necesitan slo un electrn. La escala de electronegatividad fue desarrollada por Linus Pauling, que estableci que el Flor (F) es el elemento ms EN.

EN de algunos elementos

NO METALES METALES

F 4,0 Li 1,0

O 3,5 Al 1,5

Cl 3,0 Mg 1,2

N 3,0 Ca 1,0

Br 2,8 Cs 0,7

C 2,5 K 0,8

H 2,1 Na 0,9En un periodo de elementos, la electronegatividad aumenta con el nmero atmico. Dentro de un grupo la electronegatividad disminuye a medida que el nmero atmico aumenta.

Ejercicios:1.- Ordena de mayor a menor segn su volumen atmico a los siguientes tomos, para ello utiliza los nmeros atmicos de los elementos presentados a continuacin:A) Be, C, Ca y RbB) Mg, Cl, F y SrC) Na, Si, S, y OD) Li, K, N y NeE) Ba, Be, O y F2.- Ordena de mayor a menor segn sus radios inicos a los siguientes iones:A) Na + , Mg + 2 , F , Cl 1B) Li + , Be + 2 , O 2 , S 2C) Na + , S 2 , Cl , K + 3.- Indique en cada uno de los siguientes pares cul de las dos especies tiene mayor radio:

A) N3- F-B) Cl- S2-C) Fe2+ Fe3+D) Cu+ Cu2+E) Cl Cl-F) Na Na+G) Mg2+ Al3+H) Au+ Au3+4.- Escriba la configuracin electrnica de los tomos o iones: Na+ ; F- ; Ne ; Mg 2+ indicando qu tienen en comn estas especies. Clasifquelos por orden creciente de sus radios, justificando esta clasificacin.II. Encierre en un crculo la alternativa correcta.

1. Con respecto a los metales podemos decir que:

I. Son elementos que presentan el ms bajo PI

II. Presentan un radio inico mayor que los no metales

III. Son excelentes conductores de la corriente elctrica.

Es(son) correcta(s):

a. Slo I

b. Slo II

c. I y II

d. I y III

e. I, II, III

2. Qu elemento presenta el ms alto PI?

a. Ca

b. Na

c. Al

d. B

e. O

3. En la tabla peridica, el arsnico elemento 33, tiene 4 elementos vecinos ms prximos 15, 32, 34, 51. Cul de estos elementos tiene propiedades parecidas al arsnico?

a. Z= 15

b. Z= 32 y Z=34

c. Z=34 y Z=51

d. Z=32 y Z=51

e. Z= 15 y Z= 514. Los iones N-3, O-2 , F-, Na+ y Mg+2 qu caractersticas tienen en comn:

I.Todos presentan la misma configuracin electrnica

II.Todos son iones

III.Todos pertenecen al Grupo A

a. Slo I

b. Slo II

c. I y II

d. I y III

e. I, II, III

5. Cul ser la valencia de los siguientes elementos Z= 29 y Z= 20 respectivamente?

a. 2 y 3

b. 3 y 2

c. 2 y 2

d. 3 y 3

e. 1 y 2

6. Para la siguiente serie de iones isoelectrnicos, S-2 , Cl-, K+, Ca+2 cul tiene mayor tamao?:

a. K+

b. Cl-

c. S-2

d. Ca+2

e. a y b

7. En la siguiente serie cul es el in ms grande? N-3, Mg+2 F- Na+

a. Mg+2

b. N-3

c. F-

d. Na+

e. No se puede determinar

8. De acuerdo al Z= 11 ; Z= 12; Z=55 ; Z= 17. Cul presenta mayor electroafinidad?

a. Z = 11

b. Z= 55

c. Z= 12

d. Z= 17

e. a y b

9. Cul de las siguientes configuraciones electrnicas es correcta para el Molibdeno (Z = 42)

a. [Ar] 3d10 3f14

b. [Kr] 4d5 5s1

c. [Kr] 4d6

d. [Ar] 3d10 4s2 4p6 4f6

e. [Ar] 3d10 4s2 4p6 4d6

10. Los elementos de la familia de los Metales Alcalinos (Grupo I-A) forman iones positivos porque:

a. Ceden electrones en un enlace

b. Comparten electrones en un enlace

c. Estn en el Grupo I de la tabla peridica

d. Son Metales

e. Dejan de ser tomos neutros

11. El elemento ms electronegativo es:

a. El Francio por estar abajo y a la izquierda del sistema peridico.

b. El Cesio por estar abajo y a la izquierda del sistema peridico.

c. El Oro por estar dentro de los metales de transicin

d. El Flor por estar mas arriba y a la derecha en el sistema peridico

e. El Helio por estar mas arriba y a la derecha en el sistema peridico

12. Los elementos de transicin en el sistema peridico aparecen a partir del perodo.

a. 2

b. 3

c. 4

d. 5

e. 6

13. El elemento con Z = 12 se encuentra en el mismo perodo, en el sistema peridico, que el elemento que tiene Z igual a:

a. 9

b. 17

c. 20

d. 3

e. 19

14. Cul de las siguientes propiedades de los gases nobles es falsa que sea consecuencia de la estabilidad de su estructura atmica?

a. Su elevado potencial de ionizacin

b. No forma compuestos a temperatura y presin ambiente

c. Su estado natural son molculas monoatmicas

d. Conducen la corriente elctrica a elevados voltajes

e. Presentan bajas temperaturas de fusin y ebullicin

15. El potasio presenta menor potencial de ionizacin que el sodio. Esto significa:

I. El sodio cede con mayor facilidad su electrn

II. El potasio cede con mayor facilidad su electrn

III. El potasio acepta con mayor facilidad un electrn

IV. El potasio libera menor cantidad de energa al ceder un electrn

a. Solo I

b. Solo II

c. Solo III

d. II y IV

e. I y III

17. Al grupo 0 del sistema peridico pertenecen:

a. Alcalinos

b. Halgenos

c. Anfteros

d. Alcalino-Trreos

e. Gases Nobles

16. En la manufactura del vidrio se ocupan slices y Sodio. El sodio se ocupa por su bajo costo, pero no necesariamente por ser el mejor elemento para la fabricacin del vidrio. Tomando en cuenta que por propiedades peridicas la densidad de los alcalinos aumenta a medida que se baja en un grupo el vidrio fabricado con Potasio ser:

a. Ms frgil

b. Ms opaco

c. Ms resistente

d. Ms claro

e. Ninguna de las anteriores.

17. De las siguientes propiedades peridicas de los elementos qumicos:

I. Electroafinidad

II. Electronegatividad

III. Potencial de Ionizacin

Aumentan en un grupo

a. Solo I

b. I y II

c. I y III

d. III y IV

e. I, II, III18. Con respecto a la tabla peridica, es correcto decir:

I. La primera clasificacin fue realizada por Dbereiner

II. Mendeleiev ordena la tabla de acuerdo a los pesos atmicos que corresponde a su valencia

III. El peso atmico permite predecir las propiedades de los elementos.

a. slo I

b. Slo II

c. I, II

d. II, III

e. I, II y III

19. Cul de los siguientes tomos es ms grande?

a. Al

b. Mg

c. Ca

d. Sr

e. Rb

20. Cul de los siguientes no metales no existe como molcula diatmica gaseosa?

a. H2

b. O2

c. S2

d. F2

e. Cl2

II. Quines presentan el ms alto PI y porqu?III. Cules fueron las ventajes y desventajas de Mendeleiev?

Resumen:

1 Para iones isoelectrnicos, el radio inico es inversamente proporcional con el aumento de la carga positiva.

2 Dentro de una serie de compuestos isoelectrnicos, el aumento de la carga inica se traduce en una disminucin del radio inico.