QUÍMICA I

PRÁCTICA No. 3 LA TABLA PERIÓDICA

Los elementos químicos que hasta ahora se han aislado son 109. Con estos pocos elementos, sin embargo, se pueden formar millones de diferentes compuestos químicos. Ante este panorama, el estudio de la química sería extremadamente complejo; afortunadamente existen muchas regularidades en el comportamiento de los elementos y este hecho esta relacionado con la posición que ocupa cada uno de ellos en la tabla periódica.

Para lograr la clasificación ordenada de los elementos químicos fue necesario casi un siglo de trabajo sistemático de varios investigadores. Entre ellos destacan Johan W. Dobereiner (1780-1849), Johan Alexander Newlands (1838-1886) y Dimitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907).

Dobereiner encont6ro que el bromo presenta cierta semejanza con el cloro y el yodo; por ejemplo el cloro es muy reactivo, luego le sigue el bromo y por último el yodo. También estudio otros grupos de tres elementos que presentaban propiedades semejantes, como calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y telurio. A estos grupos les llamo triadas.

Años más tarde, el químico británico Newlands ordeno los elementos conocidos en esa época con base en sus masas atómicas crecientes.

H, L i, Be, B, B, C, N, O, E, N a, Mg, AL, Si, P, S, CI, K, Ca, Cr, Ti, Mn, Fe

Al observar con cuidado noto que el litio, el sodio y el potasio, con propiedades físicas y químicas similares (se oxidan fácilmente al ponerse en contacto con el oxigeno del aire, reacciones en forma violenta y explosiva con agua y arden vigorosamente en una atmosfera de cloro), se ubican a cada siete elementos. Entonces, sorprendido con sus observaciones, reviso los metales alcalinotérreos berilio, magnesio y calcio, y encontró el mismo comportamiento. Así que examino la posición de los halógenos flúor y cloro, lo que le permitió en un ciar la ley de las octavas: “si se ordenan los elementos en función de sus masas atómicas, después de siete elementos aparece un octavo, cuyas propiedades son similares a las del primero”.

Al arreglar los elementos en siete columnas se obtuvo el comienzo de la estructura de una tabla:

Arreglo de octavas elaborado por Newlands

1 2 3 4 5 6 7H L i Be B C N OE N a Mg Al Si P SCI K Ca Cr Ti Mn Fe

Desgraciadamente, el trabajo de Newlands fue ridiculizado. Los miembros de la c Chemical Society de Londres se negaron a publicar su trabajo aunque la idea ya había sudo difundida en la revista Chemical News, lo que origino que Newlands renunciara a la investigación científica.

Por otro lado Mendeleiev, propuso en 1869 una nueva clasificación de los 63 elementos conocidos hasta entonces. También los ordeno en fundación de sus masas atómicas. Pero además tomo en cuenta la capacidad de combinación de los elementos (valencia). Sin embargo, con este arreglo, algunos elementos parecían estar mal acomodados, por ejemplo, las propiedades del yodo y el telurio eran diferentes a la de los otros elementos de la misma columna.

Henry Moseley (18887-1915) encontró la solución al ordenar los elementos en función de sus números atómicos. Encontró que el núcleo de cada elemento hay un numero entero de cargas positivas, que es igual al número atómico (Z). Al ordenar de esta manera los elementos, las propiedades del yodo y el telurio se ajustaban perfectamente en las columnas correspondientes. Este hecho se estable en la moderna ley periódica que propone: “las propiedades de los elementos son una función periódica de sus números atómicos”

Esta corrección no merma el reconocimiento a Mendeleiev, quien fue un sabio con visión al dejar en su tabla periodica el espacio correspondiente a elementos desconocidos, anticipando sus propiedades con gran aproximación.

La tabla periodica como la utilizamos actualmente, es la ordenación y clasificación de los elementos según sus propiedades químicas, en grupos y periodos. Los grupos o familias están formados por los elementos que se encuentran en una columna (fila vertical) y se identifican, tradicionalmente con números romanos. Los periodos son filas horizontalmente y se distinguen con números arábigos del 1 al 7.

La tabla periodica incluye ocho grupos, divididos en dos subgrupos: los principales (A) y los secundarios (B), estos últimos están formados solamente por metales.

Grupos y periodos en la tabla periodica

A los elementos del subgrupo A se les llama elementos representativos; y a los subgrupos B, metales (o elementos) de transición. Los elementos que se encuentran en la parte inferior de la tabla se llaman metales de transición interna y son los lantánidos y los actínidos.

Los elementos del grupo IA, excepto el hidrogeno, son los metales alcalinos, y los del IIA los elementos alcalinotérreos. Del otro lado de la tabla se encuentran los no metales: los calcogenos (VIA), los halógenos (VIIA) y los gases nobles (VIIIA). Entre los elementos de las familias IIIA, IVA, VA, algunos presentan características tanto de metales como de no metales, a estos elementos se les llama metaloides. En la tabla periodica hay una línea gruesa escalonada que divide los metales de los no metales. Los elementos que se encuentran inmediatos a los lados de la línea son metaloides.

De los 109 elementos. 92 son naturales (dos de ellos, el tecnecio y el prometió, no se encontraron en la tierra) y los científicos han sintetizado por lo menos 17 elementos que están mas allá del elemento natural más pesado que es uranio.

OBJETIVO

Analizar el comportamiento químico de algunos de los elementos de la tabla periódica.

MATERIAL

6 tubos de ensayo con tapa 3 goteros 2 vasos de precipitado de 100 ml Asa de platino o cromo níquel Espátula Gradilla Mechero de bunsen Microscopio o estereoscopio pinza para tubo de ensayo Pipeta de 10 ml Pipeta de 5 ml

REACTIVOS:

Acido clorhídrico concentrado Bromuro de sodio Calcio metálico Cinta de magnesio Cloruro de bario Cloruro de calcio Cloruro de sodio Cromato de potasio Dicromato de potasio Lamina de aluminio Lamina de hierro, cobre o zinc Permanganato de potasio Solución de amoniaco al 10% Solución de nitrato de plata al 1% Sulfato de cobre Sulfato ferroso Yoduro de sodio

Desarrollo

Experimento 1. Reactividad de metales con el agua.

1. En cada uno de dos vasos de precipitados con agua hasta la mitad, coloca separadamente un pedazo de cinta de magnesio y un pedazo de calcio

¿Hay evidencia de alguna reacción? Describe tus observaciones y compara la reactividad de los metales alcalinotérreos y la de los metales alcalinos con el agua.

Repite este experimento pero en esta ocasión utiliza algunos metales de los elementos de transición (cobre, zinc, hierro) y algún elemento del grupo IIIA (Aluminio).

Observaciones sobre la reactividad de los metales alcalinotérreos, Grupo IIA con agua:

Al verter estos metales en agua y poner 2 gotas de fefnotolina el aguaCambia de color.

Observaciones sobre la reactividad de los metales de transición con agua:

Pusimos en vasos de precipitados agua con los diferentes metales y al verter 2 gotas de fefnotolina pudimos observar como el agua cambiabade color

Observaciones sobre la reactividad del metal (Alumnio) de la familia IIIA con agua:

Pudimos observar lo mismo que lo anterior.

Conclusiones.

Con cada uno de los metales el agua fue cambiando de color.

Experimento 2. Sales de los metales de transición.

Observa con el microscopio o el estereoscopio la forma y el color de los cristales de las sales de los compuestos que contienen elementos de transición. Las sales pueden ser: permanganato de potasio (KMnO4), dicromato de potasio (KCrO4), cloruro férrico (FeCI3), cloruro ferroso (FeCI2), sulfato cúprico (CuSO4). Llena la tabla siguiente.

Nombre de la sal

Forma de los cristales

Color de los cristales

Periodo del elemento metálico

Grupo del elemento metálico

Permanganato de potasio

Irregular Gris 4 Alcalinos

Dicromato de potasio

Finas piedritas Naranja 4 Alcalinos

cloruro férrico Irregular Amarillo 4 Oligoelementoscloruro ferroso Irregular Gris 4 Oligoelementossulfato cúprico Irregular piedritas Azul cielo 4

Experimento 3. Sales de los halógenos.

1) Vierte en tubos de ensayo, por separado, unos granitos de cloruro de sodio (NaCI), bromuro de sodio (NaBr) y yoduro de sodio (NaI). A cada tubo agrega 1 ml de agua destilada. Tapa los tubos y agita suavemente. Después añade a cada tubo 1ml de solución de Nitrato de plata (AgNO3). Deja que se depositen los precipitados de Cloruro, Bromuro y Yoduro de Plata (AgCl, AgBr y AgI). Decanta el líquido sobrenadante de cada tubo y añade 3ml de amoniaco al 10%. Describe que sucede en cada caso.

EXPERIMENTO 4. Coloración a la llama

Toma un asa de platino o cromo níquel y remójala en Ácido Clorhídrico concentrado, a continuación acércala, aproximadamente, a un centímetro sobre la boca del mechero. Quema todas las impurezas del alambre hasta que no coloree la llama. Repite este procedimiento si es necesario. Después sumerge el alambre en el acido clorhídrico una vez mas y luego toca con el extremo del asa alguna de las sales de manera que recojas unos cristales. Coloca el asa al borde de la llama y observa el color que produce. Limpia cada vez el alambre con acido clorhídrico hasta que no coloree y repite la operación con otras sales.

Completa la siguiente tabla

Nombre de la sal

Formula de la sal

Elemento metálico

Periodo del metal

Grupo del metal

Color de la llama

Cloruro de sodio

NaCl naranja

Carbonato o cloruro de

litio

LiCl

Cloruro de potasio

KCl

Cloruro de calcio

CaCl2 amarillo

Cloruro de magnesio

MgCl2

Cloruro de estroncio

SrCl2

Cloruro de bario

BaCl2

Sulfato de cobre III

CuSO4

Nitrato de plomo

Pb(NO3)2

Conclusiones

Con cada tipo de sal va cambiando el color de la llama.

Actividades complementarias

1) ¿Qué alcalinotérreo forma parte de los huesos y dientes? El Calcio

¿Cual está contenido en los medicamentos que contrarrestan la acides estomacal? El antiácido alcaliniza el estómago aumentando el pH. Los antiácidos más antiguos y conocidos son el bicarbonato sódico (NaHCO3), el carbonato cálcico (CaCO3) y el hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) o de aluminio. Otros tipos de antiácidos son: las sustancias citoprotectoras, y los inhibidores de la bomba de protones.1

2) ¿Cuál es el único elemento no metálico de la familia IIIA? EL PRIMER ELEMENTO DEL GRUPO III A ES EL BORO ( B ), UN METALOIDE CON UN PUNTO DE FUSION MUY ELEVADO Y EN EL QUE PREDOMINAN LAS PROPIEDADES NO METALICAS. LOS OTROS ELEMENTOS QUE COMPRENDEN ESTE GRUPO SON: ALUMINIO ( Al ), GALIO ( Ga ), INDIO ( In ), Y TALIO (Tl ), QUE FORMAN IONES CON UNA CARGA TRIPLE POSITIVA ( 3 + ). LA DENSIDAD Y LAS CARACTERÍSTICAS METALICAS AUMENTAN CONFORME SE INCREMENTA ÉL NUMERO ATOMICO DE ESTE GRUPO.

EL BORO NO SÉ ENCUNTRA LIBRE EN LA NATURALEZA, PERO ES EL ELEMENTO FUNDAMENTAL DEL BORAX. ESTE COMPUESTO SE EMPLEA COMO SUAVIZANTE DE AGUA Y EN AGENTE DE LIMPIEZA. DESDE EL PUNTO DE VISTA QUÍMICO, EL BORO SE COMPORTA MAS COMO EL METALOIDE SILICIO QUE COMO EL ALUMINIO METALICO.

EL ALUMINIO SE ENCUENTRA ADYACENTE A DOS METALOIDES EN LA TABLA PERIÓDICA, PERO EN SUS PROPIEDADES PREDOMINAN LAS DE TIPO METALICO. EL ALUMINIO ES UN BUEN CONDUCTOR DE CALOR Y LA ELECTRICIDAD, Y ES UN METAL DÚCTIL QUE SE EMPLEA EN ALAMBRES LIGEROS. ES EL METAL QUE MÁS ABUNDA EN LA CORTEZA TERRESTRE ( 8 %), PERO ES DEMASIADO ACTIVO PARA ENCONTRARSE LIBRE EN LA NATURLEZA. SE UTILIZA POR EJEMPLO EN AERONAVES, ALAMBRE DE TRASMISIÓN ELECTRICA, MOTORES, AUTOMÓVILES, UTENSILIOS DE COCINA, PIGMENTOS PARA PINTURAS Y PAPEL ALUMINIO.

EL GALIO SE FUNDE A 29.8 C, SOLO UN POCO ARRIBA DE LA TEMPERATURA AMBIENTE, LA DEMANDA DE ESTE METAL VA EN AUMENTO; TIENE APLICACIONES NUEVAS EN SEMICONDUCTORES DE ESTADO SÓLIDO PARA COMPUTADORES Y CELDAS SOLARES. EL INDIO ES MUY BLANDO; ENTRE OTRAS COSAS, SE EMPLEA EN TRANSISTORES Y RECUBRIMIENTOS DE ESPEJOS. EL TALIO Y SUS COMPUESTOS SON TOXICOS.

3)¿Cuál es el elemento de la familia IVA Que se encuentra en rocas y suelo representando más del 60% de la corteza terrestre?Silicio

4) ¿Cuál es el elemento de la familia VA que forma cerca del 80% del aire? Cerio

5) Los metaloides son elementos que tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Todos son sólidos a temperatura ambiente. La mayoría tiene brillo metálico; no son muy buenos conductores de electricidad, por lo cual reciben el nombre de semiconductores y son malos conductores de calor. Enlista los elementos que pertenecen al conjunto de los metaloides. Listado de metaloides (completo):

1)boro (tiene tres elementos de valencia y se comporta como no metal, pero se clasifica como metaloide, es el único elemento no metálico con menos de cuatro electrones en la capa externa)

2)silicio,

3)arsénico

4)antimonio

5)telurio

6)astato

5) germanio

CUESTIONARIO

1) Al conjunto de elementos dispuestos en líneas horizontales en la tabla periódica que inicia con un metal activo y termina con un gas noble se le llama:

a) Grupob) Columnac) Filad) Periodo

2) ¿Cuál de los incisos es el único que agrupa no metales?a) Fe, S, K, Nb) O, S, H, Cc) Ca, Fe, C, Sd) Ca, Fe, Na, K

3) ¿Cuál de los siguientes incisos corresponde al par de elementos que tienen las propiedades químicas más parecidas?

a) Silicio y carbonob) Argón y nitrógenoc) Oxígeno y nitrógenod) Magnesio y potasio

4) Elemento ubicado en el grupo IB y en el cuarto periodo de la tabla:a) Cobreb) Potasioc) Platad) Oro

5) ¿Cuál de las siguientes aseveraciones es correcta?a) Los del grupo VA Reciben el nombre de gases noblesb) Las características físicas y químicas de los elementos son

funciones periódicas de su numero atómicoc) Cada uno de los periodos terminan con un elemento de

transiciónd) Los elementos de un mismo grupo o familia tienen propiedades

idénticas.

6) El numero de electrones de valencia en todos los halógenos es de:a) 8b) 1c) 7d) 6

7) En la tabla periodica actual, los elementos están ordenados en función de su:

a) Numero atómicob) Masa atómicac) Volumen atómicod) Valencia

8) Elemento que es un liquido a temperatura y presión normales:a) Nitrógenob) Cobrec) Siliciod) Mercurio

9) Selecciona el elemento que es un típico metala) Neónb) Silicioc) Azufred) Cobre

10)¿Cuál de los siguientes incisos agrupa elementos que son buenos conductores de calor?

a) Au, N, Ob) Au, Cu, Alc) S, N, Pd) Al, S, I

11)Del aluminio puede decirse que:a) Es un elemento de transiciónb) En su último nivel de energía tiene 3 electronesc) Es muy soluble en agua a temperatura ambiented) Tiene muy alto punto de fusión

Para contestar las preguntas 12 a 15 considera las siguientes colecciones de materiales:

I (Oro, plata, cobre, estaño, mercurio, plomo)

II (carbono, silicio, oxigeno, flúor, hidrogeno, nitrógeno)

III (boro, aluminio, silicio, germanio, antimonio)

IV (Bronce, platón, peltre, acero, aire)

12)El único elemento liquido a temperatura ambiente se encuentra en la colección:

a) Ib) IIc) IIId) IV

13) Única colección que contiene metaloides:a) Ib) II

c) IIId) IV

14) Única colección que agrupa elementos dúctiles, maleables, buenos conductores de calor y electricidad:

a) Ib) IIc) IIId) IV

15)Colección que contiene mezclas homogéneas de varios elementos:a) Ib) IIc) IIId) IV