1

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 160

• Otros átomos hidrogenoides, tambiéntienen esquemas similares,excepto que debidoa que la energíadepende de Z,los valores obtenidosson mayores.

• Así, las cantidades enrojo son kJ/mol

La ecuación de Schrödinger

5246

11807

1313.1

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 161

Los orbitales• Y ¿Cómo son los orbitales?

– Primero el orbital 1s

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 162

Los orbitales– Ahora los orbitales 2s y 2p

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 163

Los orbitales– Ahora los orbitales de la tercera capa:

3s3d3p

2

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 164

Los orbitales– Ahora comparamos los orbitales s de estas

tres capas

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 165

Los orbitales– Y finalmente los comparamos todos:

3s3d3p

1s2s2p

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 166

• La parte angular de la función de onda describe laforma de la nube electrónica.

• Y varía dependiendo de la clase de orbital y de suorientación en el espacio (s, p, d o f).

• Sin embargo para cada tipo de orbital por ejemplotodos los s o todos los pz la función angular esidéntica, es decir no dependen de n.

• De esta manera tenemos que para cualquierorbital s, la función angular es así:

• l = 0, ml = 0:

Otra vez la ecuación de Schrödinger

! !( )" "( ) = 1

4#

!

"####$

%&&&&

1

2

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 167

Los orbitales– Y tienen esta forma:

1s 2s 3s

3

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 168

• En tanto que para los orbitales pz, tiene estaforma:

• l = 1, ml = 0:

• Los orbitales px y py tienen una dependenciade Θ(θ) y Φ(φ) diferente pero la mismaforma, es decir únicamente se orientan en elespacio de manera diferente.

La ecuación de Schrödinger

! !( )" "( ) = 3

4#

!

"####$

%&&&&

1

2

cos !( )

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 169

Los orbitales– Y su forma es así:

2px 2py 2pz

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 170

• Finalmente en el caso del orbital dz2 setiene esta dependencia angular de lafunción de onda:

• l = 0, ml = 0:

• Los demás orbitales d también tienen unadependencia de Θ(θ) y Φ(φ) diferente.

• Y también tienen diferentes orientacionesen el espacio.

La ecuación de Schrödinger

! !( )" "( ) = 5

16#

!

"####

$

%&&&&

1

2

3cos2 !'1( )

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 171

Los orbitales• Y tienen esta forma:

3dx2-y2

3dz2 3dxy

4

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 172

Símbolos atómicos• En general representamos a los átomos con

esta simbología:

• Donde: ZAX

#

C

# de átomos en la fórmula#- Número de átomosValores positivos o negativosC - Carga# de protonesZ - Número atómico# de protones + neutronesA - Masa atómica

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 173

Símbolos atómicos• A cada elemento se le asigna un símbolo único:

• Cada símbolo tiene una o dos letras y la primerasiempre es mayúscula.

• Si el símbolo parece no ajustarse al nombre, es queel elemento tenía originalmente un nombrediferente

UUranioAuOroTiTitanioHeHelioRnRadónHHidrógenoOOxígenoClCloroNNitrógenoCCarbonoNiNíquelBaBarioKPotasioAsArsénico

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 174

Propiedades periódicas de los elementos• La herramienta más importante para organizar y

recordar hechos químicos es la tabla periódica• Está basada en la naturaleza periódica de las

propiedades químicas de los elementos• Y también en la naturaleza periódica de las

configuraciones electrónicas de estos• Los elementos en la misma columna tienen el

mismo número de electrones de valencia• Las similitudes en las propiedades químicas de los

elementos, se pueden atribuir a las similitudes enla configuración de los electrones de valencia

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 175

Desarrollo de la tabla periódica• Algunos elementos, como la plata y el oro, se

encuentran naturalmente en su formaelemental y fueron descubiertos hace milesde años

• Algunos elementos radiactivos sonextraordinariamente inestables y suaislamiento depende de la tecnologíamoderna

• Aunque la mayoría de los elementos sonestables, únicamente se pueden encontrarformando compuestos con otros elementos

5

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 176

Desarrollo de la tabla periódicaDesarrollo de la tabla periódica• Algunos elementos presentan características muy

similares:• Litio (Li), Sodio (Na) y Potasio (K) son metales

blandos y muy reactivos• Helio (He), Neón (Ne) y Argón (Ar) son gases

que no reaccionan con otros elementos• Al arreglar a todos los elementos en el orden de

su número atómico, se observa que suspropiedades físicas y químicas muestran unpatrón de repetición periódico

• Un ejemplo de la naturaleza periódica de losátomos es que cuando están ordenados según sunúmero atómico, cada uno de los metales blandosy reactivos de arriba, viene inmediatamentedespués de uno de los gases que no reaccionan

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 177

Desarrollo de la tabla periódicaDesarrollo de la tabla periódica• En el siglo XIX, se diseñaron métodos para

aislar muchos de los elementos de suscompuestos.

• A partir de ese momento se aíslan cada vezmás y más elementos

• Para 1800 había 31 elementos identificados• Para 1865 había ya 63 elementos

identificados• A medida que se fueron descubriendo y

caracterizando más y más elementos, seintentaba al mismo tiempo encontrar si sepodían agrupar y clasificar, de acuerdo a sucomportamiento químico

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 178

Desarrollo de la tabla periódicaDesarrollo de la tabla periódica• Este esfuerzo, dio como resultado la tabla

periódica de los elementos• En el año de 1869,• Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer

– publican independientemente esquemas declasificación de los elementos

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 179

Desarrollo de la tabla periódica• El primero, basado en sus

propiedades químicas• El segundo, en sus

propiedades físicas• Ambos concluyen que:

– Los elementos pueden ordenarse deacuerdo a su peso atómico•Es decir, g / mol de su mezcla natural de

isótopos– Mostrando como resultado un arreglo con

características periódicas

6

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 180

La ley y la tabla periódicas• Este es uno de los documentos

originales de Mendeleiev:• Esta es la publicación de

1871 de Mendeleiev:

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 181

La ley y la tabla periódicas

Reihen Gruppe I. Gruppe II. Gruppe III. Gruppe IV. Gruppe V. Gruppe VI. Gruppe VII. Gruppe VIII.

- - - RH4 RH3 RH2 RH -R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4

1 H = 12 Li = 7 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19 3 Na = 23 Mg = 24 Al = 27,3 Si = 28 P = 31 S = 32 Cl = 35,54 K = 39 Ca = 40 - = 44 Ti = 48 V = 51 Cr = 52 Mn = 55 Fe = 56, Co=59

Ni=59, Cu=635 (Cu = 63) Zn = 65 - = 68 - = 72 As = 75 Se = 78 Br = 806 Rb = 85 Sr = 87 ?Yt = 88 Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 - = 100 Ru=104, Rh=104

Pd=106, Ag=1087 Ag = 108 Cd = 112 In = 113 Sn = 118 Sb = 122 Te = 125 J = 1278 Cs = 133 Ba = 137 ?Di = 138 ?Ce = 140 - - - - - - -9 (-) - - - - - -

10 - - ?Er = 178 ?La = 180 Ta = 182 W = 184 - Os=195, Ir=197,Pt=198, Au=199

11 (Au = 199) Hg = 200 Tl = 204 Pb = 207 Bi = 208 - -12 - - - Th = 231 - U = 240 - - - - -

La tabla de La tabla de MendeleievMendeleiev

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 182

La ley y la tabla periódicas• Mendeleiev, en 1871, demuestra:

Que las propiedades de los elementos varían demanera periódica

• Así, la tabla periódica nos ayuda a comprender– el comportamiento– las propiedades y– la reactividad de los elementos

• Basados en que las propiedades de los elementostienden a reproducirse de manera regular(periódica) al ordenar a los elementos según sunúmero atómico

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 183

Desarrollo de la tabla periódica• A continuación se indican los ocho principios

periódicos de Mendeleiev (1860):1. Los elementos exhiben una evidente

periodicidad de propiedades si se ordenan deacuerdo a su masa atómica.

2. Los elementos con propiedades similarestienen masas atómicas que son casi lasmismas (Pt, Ir, Os) o se incrementanregularmente (K, Rb, Cs o Cl, Br I)

3. El arreglo de los elementos en grupos,corresponde tanto a la valencia, como encierta medida a sus propiedades químicasdistintivas.

7

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 184

Desarrollo de la tabla periódica4.Los elementos que están más ampliamente

difundidos tienen masas atómicas pequeñas.5.La magnitud de la masa atómica de un

determina el carácter del elemento.6.Se debe esperar en los años próximos el

descubrimiento de muchos elementos aundesconocidos análogos al aluminio y silicio cuyamasa será de 65 a 75.

7.La masa atómica de un elemento puedecorregirse algunas veces, si conocemos loselementos contiguos a este, así la masa atómicadel Te debe estar entre 123 y 126 y no 128.

8.Ciertas características de los elementos puedenpredecirse de su masa.

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 185

Desarrollo de la tabla periódica• La insistencia de Mendeleiev en ordenar a los

elementos de acuerdo a su peso atómico yagruparlos según sus características químicas,dio como resultado la aparición de una serie deagujeros en la tabla

• Ni el Galio (Ga), ni el Germanio (Ge) seconocían en la época, es decir había dosagujeros en la tabla de Mendeleiev debajo delAluminio (Al) y el Silicio (Si)

• Concluye que debían de existir dos elementosque debían llenar los agujeros

• A estos dos elementos los llamó eka-aluminio yeka-silicio

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 186

Desarrollo de la tabla periódica• Ahora bien, Mendeleiev no solamente predijo la

existencia del Ga y el Ge y otros elementos sino quetambién describió como eran,

• Es decir, describió algunas de sus propiedadesfísicas y químicas, entre ellas:– El peso atómico aproximado,– La manera en que se combinarían con O y Cl– Las propiedes de sus óxidos y cloruros

• Cuando el Ga y el Ge fueron descubiertos variosaños más tarde, se observó que sus propiedadesfísicas y químicas eran las que Mendeleiev habíapredicho.

• Estos serán la mejor confirmación de la teoría1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 187

Desarrollo de la tabla periódica• Para entender la importancia tanto del trabajo

como de la confianza de Mendeleiev en su teoría,presentamos a continuación las prediccioneshechas en 1869.

• Para darles nombres provisionales a los elementosque predijo, usó los prefijos eka-, dvi- y tri- delsánscrito, correspondientes a los números uno,dos y tres dependiendo de la posición que elelemento descubierto ocupaba debajo de unelemento conocido en su tabla.– Eka-boro ⇒ escandio: Aislado por Lars F.Nilson en 1879, Per T. Cleve reconoce lacorrespondencia. Masa predicha 44, masaobservada: 44.955910

8

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 188

Desarrollo de la tabla periódica• En 1869 Mendeleiev predice las propiedades de

un compuesto al cual llama eka-silicio, que noserá aislado sino hasta 1882, el Germanio.

refractariorefractarioTipo de óxido4.74.7Densidad del óxido (g/cm3)

Poco ácidoPoco ácidoActividad del óxido86°C< 100°CPunto de ebullición del Cloruro1.91.9Densidad del Cloruro (XCl4) (g/cm3)

grisgrisColor947°CAltoPunto de Fusión5.355.5Densidad (g/cm3)

72.5972Masa AtómicaGermanioEka-silicioPropiedad

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 189

Desarrollo de la tabla periódica• En 1871 predice la existencia de otro elemento al

que llamó eka-aluminio, la tabla muestra lascaracterísticas propuestas por Mendeleievcomparadas alas propiedades observadas para elGa, descubierto en 1875.

Ga2Cl6Ea2Cl6Fórmula del cloruroGa2O3Ea2O3Fórmula del óxido

30.15 °CBajoPunto de fusión5.935.9Densidad (g/cm3)69.368Masa atómicaGalioEka-aluminioPropiedad

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 190

Desarrollo de la tabla periódica• En 1871 predice la existencia de un elemento que

no será aislado sino hasta 1937 por EmilioSegré de muestras de Mo bombardeado condeuterio en un ciclotrón a este elemento se lellamó tecnecio. Mendeleiev había predicho unamasa de 100 para el eka-manganeso y el isótopomás estable es el 98Tc, cuya masa es de97.907214

• También en 1871 predice la existencia de unelemento entre el Th y el U.

• En 1900 William Crook aisla un materialradiactivo del U sin poder identificarlo.

• Será hasta 1949 que se reconoce que esteelemento era el Protoactinio.

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 191

Desarrollo de la tabla periódica•La exactitud de las predicciones de Mendeliev para

los elementos desconocidos basadas en la tablaperiódica, convencieron sin lugar a dudas de suvalidez a los científicos de la época.

•Sin embargo, todavía se necesitaba una importantemodificación

•Dado que Mendeleiev había ordenado a loselementos en términos de su masa relativa, esto legeneró algunos problemas, por ejemplo el I tieneuna masa relativa menor a la del Te, por tanto debíaestar antes, pero para poner al I con el Cl y el Br,tuvo que ponerlo después.

•Será en 1913 que Moseley resuelve el problema alorganizar los elementos en términos de su númeroatómico.

9

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 192

La ley y la tabla periódicas• La ley periódica se basa en el arreglo de los

elementos llamado (Tabla periódica).• En la cual, cada elemento pertenece a un

agrupamiento vertical llamado familia y a unagrupamiento horizontal llamado periodo.

• Los elementos de una familia tienden apresentar propiedades químicas similares.

• Presentaremos muchas tablas periódicas,pero todas están basadas en la de Mendeleiev.

• Aunque en algunos casos no lo parezcan.• Empezaremos por las más conocidas.

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 193

La tabla periódica moderna• La tabla periódica corta (IUPAC) Descubrimiento

Antes de 1800

1800-1849

1850-1899

1900-1949

1950-1999

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 194

La tabla periódica moderna• La tabla periódica corta (en colores)

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 195

La tabla periódica moderna• La tabla periódica larga (tres versiones)

10

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 196

La tabla periódica moderna• La tabla periódica de Tarantola

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 197

La tabla periódica moderna• La tabla periódica de Adomah(Perfecta)

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 198

La tabla periódica moderna• La tabla periódica de Hull

Conexiones principalesConexiones secundarias

RepresetativosTransiciónTransición internaMetaloidesNo metales

1/10/08 LA TABLA PERIÓDICA 199

La tabla periódica moderna• La tabla periódica de Bohr-Bayley