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“Año de la Integración Nacional y Reconocimiento de
Nuestra Diversidad”
ASIGNATURA:
QUIMICA GENERAL
PROFESORA:
TORRES CÁCERES, Carmen Rosa
INTEGRANTES:
GAMBOA POMA Larry HUARANGA FLORES Jhunior
LA TABLA PERIODICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
2
INTRODUCCIÓN
La tabla periódica se ha vuelto tan familiar que forma parte del material didáctico
para cualquier estudiante, más aún para nosotros, estudiantes de química, medicina e
ingeniería. De la tabla periódica se obtiene información necesaria del elemento
químico, en cuanto se refiere a su estructura interna y propiedades, ya sean físicas o
químicas.
La actual tabla periódica moderna explica en forma detallada y actualizada las
propiedades de los elementos químicos, tomando como base a su estructura atómica.
Según sus propiedades químicas, los elementos se clasifican en metales y no metales.
Hay más elementos metálicos que no metálicos. Los mismos elementos que hay en la
tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas
clases, sus propiedades físicas y químicas importantes; no memorizar, sino
familiarizarse, así por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales
elementos metálicos y no metálicos, no en forma individual o aislada, sino
por grupos o familias (I, II, III, etc.) y de ese modo aprender de manera fácil y ágil
fórmulas y nombres de los compuestos químicos, que es parte vital
del lenguaje químico.
Es por eso que el presente trabajo explica detalladamente los aspectos necesarios
para conocer y entender el comportamiento de los elementos químicos en la tabla
periódica.
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ÍNDICE
PORTADA
DEDICATORIA
INTRODUCCION
ÍNDICE
CAPITULO I
ANTECEDENTES DE LA TABLA PERIODICA
1.1 Las triadas de Dobereiner 4
1.2 Ordenamiento helicoidal o tornillo telúrico de Chancourtois 5
1.3 Ley de octavas de Newlands 6
1.4 Tabla periódica de Mendeleiev y Meyer 7
1.5 Tabla periódica moderna 10
CAPITULO II
LA TABLA PERIÓDICA ACTUAL
2.1 Características de los elementos químicos 11
2.2 Organización de los elementos químicos 13
CAPITULO III
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS EN LA TABLA PERIÓDICA
3.1 Clasificación de los elementos por bloques 16
3.2 Ubicación de los elementos químicos en la tabla periódica. 17
3.3 Clasificación de los elementos según sus propiedades 18
CAPITULO IV
PROPIEDADES PERIÓDICAS ATÓMICAS
4.3 Electronegatividad 20
4.2 Energía de ionización 21
4.1 Radios atómicos 22
4
CAPITULO I
ANTECEDENTES DE LA TABLA PERIODICA ACTUAL
.
Durante los primeros 25 años del siglo XIX se descubrieron unos 20 nuevos
elementos. A medida que el número de elementos conocidos aumentaba resultaron
evidentes las semejanzas físicas y químicas entre algunos de ellos. Entonces los
químicos entendieron que el estudio de las propiedades de los elementos químicos era
más fácil agrupándolos según sus propiedades semejantes en base a una ley natural.
La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero
esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos.
Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica
que es utilizada en nuestros días
1.1 LAS TRIADAS DE DOBEREINER (1817).-
Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas
y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico alemán Johann Wolfgang
Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que
existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación
gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros
grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo;
azufre, selenio y telurio; litio, sodio y potasio).
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A estos grupos de tres elementos se los denominó tríadas y hacia 1850 ya se
habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos
químicos.
En su clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner
explicaba que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es
parecido al peso atómico del elemento de en medio
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de
sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y
una variación gradual del primero al último.
1.2 ORDENAMIENTO HELICOIDAL O TORNILLO TELÚRICO DE CHAN-
COURTOIS (1862)
En 1862, Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois, geólogo francés, construyó
una hélice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atómicos (masa atómica)
los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los
puntos correspondientes estaban separados unas 16 unidades.
Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que
indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió
poca atención.
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1.3 LEY DE OCTAVAS DE NEWLANDS (1864)
En 1864, el químico inglés John Alexander Reina Newlands comunicó al Royal
College of Chemistry (Real Colegio de Química) su observación de que al ordenar los
elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el
octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al
primero.
El nombre de octavas se basa en la intención de Newlands de relacionar estas
propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales, por lo que dio a su
descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue
apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23
años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su más
alta condecoración, la medalla Davy.
1.3.1 Desventajas.-
No existía un lugar indicado para los elementos recientemente descubiertos.
No tuvo mucha consideración con los pesos atómicos, ni siquiera realizó una
estimación aproximativa de los valores más probables.
Algunos elementos no encajaban en el esquema de Newlands , como por
ejemplo , el cromo, que quedaba mal posicionado bajo el aluminio, y el
magnesio, que es un metal, venía colocado bajo el fósforo que es un no
metal, así como el hierro que tratándose de un metal, se encontraba debajo
del azufre (no metálico), así que tanto éstos, como otros elementos, no
encajaban de ninguna manera en el esquema.
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1.4 TABLA PERIÓDICA DE MENDELEIEV Y MEYER (1869)
En 1869 el químico alemán Julius Lothar Meyer y el químico ruso Dimitri Ivanovich
Mendelyev propusieron la primera “Ley Periódica”.
El término periódico significa repetición a intervalos regulares y en estas
clasificaciones los elementos se han agrupado basándose en las similitudes de sus
propiedades y en el incremento de los pesos atómicos.
1.4.1 Grafica de Meyer.-
Se basó especialmente en las propiedades físicas (especialmente en el
volumen atómico).
Meyer considero el volumen ocupado por determinados pesos fijos de los
elementos. En tales condiciones, cada peso contenía el mismo numero de
átomos de sus elementos, esto significaba que la razón del volumen de los
diversos elementos era equivalente a la razón de los volúmenes de los
átomos simples que componían dichos elementos (volumen atómico)
Gráficamente se tiene:
1.4.2 Tabla de Mendeleiev.-
Mendeleiev se basó principalmente en las propiedades químicas (tipos de
óxidos, tipos de hidruros, valencia, etc.). Según Mendeleiev – las propiedades
de los elementos era una función periódica de su peso atómico.
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A. Descripción de la Tabla de Mendeleiev.-
Los 63 elementos conocidos hasta ese entonces fueron ordenados en
función creciente a su peso atómico en filas horizontales y grupos
(columnas)
Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades semejantes, por
ejemplo forman óxidos e hidruros de fórmula idéntica. Los elementos de
cada fila forman un “Periodo”, que indica el número de niveles de energía.
Los elementos de cada columna, que forman un “Grupo”, poseen
propiedades semejantes y se subdividen en familias A y B; los grupos
generalmente indican los electrones del último novel de energía. En este
ordenamiento los elementos con propiedades similares están en un mismo
grupo.
Mendeleiev observó que para ordenar en grupos, era necesario dejar
espacios o casilleros vacíos para nuevos elementos aún no descubiertos o
9
incluso le puso nombre a cada uno de estos elementos no conocidos
utilizando: eka = primero y dvi = segundo.
B. Ventajas de la tabla
Permitió determinar nuevas propiedades de los elementos.
Permitió tener una idea más general de la clasificación de los elementos.
En su época Mendeleiev clasificó a 63 elementos que conocía y para
predecir las propiedades de los elementos no descubiertos, determinó que
las propiedades de los elementos se encontraban relacionadas con los
elementos que los circundaban
Predijo la existencia de nuevos elementos, por ejemplo: Escandio,
Germanio y Renio.
C. Desventajas de la tabla
El hidrógeno no tiene lugar adecuado en la tabla (IA ó VIIA).
Los elementos poseen una valencia, lo cual es falso.
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Los metales y no metales, no siempre se encuentran claramente
diferenciados. Así el Mn (metal) se halla en el mismo grupo del cloro (no
metal)
Su clasificación era incompleta, pues no incluyó a los gases nobles (aún no
se habían descubierto)
Como la Ley de Mendeleiev establecía que el ordenamiento de los
elementos es en orden creciente a sus masas atómicas, esto se rompió en
4 oportunidades: el Ar precede al K, el Co al Ni, el Te al I, el Th al Pa, los
cuales se han comprobado que están inversamente ordenados.
1.5 TABLA PERIÓDICA MODERNA (Ley de Moseley)
En 1913, el físico y químico inglés Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887-
1915) identificó al número atómico como una propiedad relevante de los átomos
mediante el análisis de la emisión de rayos X generados por diversos metales
(generalmente pesados).
Fue entonces que Moseley, basándose en éstos experimentos, propuso lo
siguiente: “La raíz cuadrada de la inversa de la longitud de onda es una función lineal
del número atómico de los elementos” que expresada en términos de frecuencia,
vendría a ser:
Henry Moseley introdujo el concepto de número atómico, estableciendo su
significado. Comparando líneas similares de los espectros de rayos X de isótopos de
distintos elementos encontró que si se asigna a cada uno de ellos un número atómico,
en orden de los “pesos atómicos” crecientes (1 para H; 2 para He; 3 para Li; etc..) la
frecuencia “v” era proporcional a la carga nuclear Z.
Concluye que el ordenamiento de los elementos debe hacerse de acuerdo al
número atómico (Z) y enunció lo que sería la ley periódica actual: “Las propiedades
11
de los elementos químicos es una función periódica de su número atómico (Z),
es decir varían en forma sistemática o periódica con la carga nuclear”
CAPITULO II
LA TABLA PERIÓDICA ACTUAL
Fue diseñado por el químico alemán J. Werner, en base a la ley de Moseley y la
distribución electrónica de los elementos. Ademas tomo como referencia la Tabla de
Mendeleiev.
2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
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Todos los elementos químicos de la tabla periódica tienen un par de características y
varias propiedades periódicas. Entre las características están el nombre y el símbolo.
2.1.1 Nombre.-
Cada elemento químico tiene su propio nombre, el cual le fue asignado de
acuerdo a las situaciones siguientes:
A. Para honrar a una región, país y continente.
- El Californio para honrar a una región de EE.UU.
- El Francio para honrar a Francia.
- El Polonio para honrar a Polonia.
- El Germanio para honrar a Germania o Alemania.
- El Europio para honrar a un continente.
B. Para honrar a un personaje.
- Nobelio para honrar a Alfred Nobel.
- Lawrencio para honrar a Ernest Lawrence.
- El Mendelevio para honrar a Dimitri Mendeliev.
C. En honor a un astro
- Selenio en honor de la Luna.
- Uranio en honor del planeta Urano.
- Neptuno en honor del planeta Neptuno.
D. De acuerdo a alguna característica especial del elemento.
- Hidrogeno en Latín significa generador de agua.
- Fósforo en Latín significa Portador de luz.
E. De acuerdo a su nombre en Latín.
- Potasio en Latín se escribe Kalium (K).
- Sodio en Latín se escribe Natriun (Na).
- Hierro en Latín se escribe Ferrum (Fe).
- Azufre en Latín se escribe Sulphur (S).
- Plata en Latín se escribe Argentun (Ag).
- Cobre en Latín se escribe Cuprum (Cu).
- Oro en Latín se escribe Aurum (Au).
2.1.2 Símbolo.-
El símbolo es la representación gráfica y abreviada del nombre de un
elemento químico, lo cual ha sido aceptado en todo el mundo. Este símbolo
está formado por una letra mayúscula, pudiendo estar acompañada por una
segunda letra minúscula, en caso de que la primera letra ya hubiese sido
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asignada a otro elemento. Existen tablas en las que los símbolos de algunos
elementos químicos están formados hasta por 3 letras:
2.2. ORGANIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
2.2.1 Periodo.-
Es el ordenamiento de los elementos en línea horizontal. Estos elementos
difieren en propiedades, pero tienen la misma cantidad de niveles en su
estructura atómica.
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.
Ellos se encuentran separados en 2 filas de la tabla periódica, con el
objeto de no extender demasiado la figura.
Los elementos después del Uranio (Z= 92) se han obtenido en forma
artificial del uranio, denominándose a éstos Trans uránicos.
Cada periodo (excepto el primero) comienza con un metal alcalino y
termina con un gas noble.
El séptimo periodo está incompleto.
El sexto periodo es el que posee mayor cantidad de elementos (es el
periodo más largo)
14
2.2.2 Grupo o Familia.-
Es el ordenamiento de los elementos en columna. Estos elementos
presentan similar disposición de sus electrones externos; de allí que
forman familias de elementos con propiedades químicas similares.
A. Grupos “A”.-
Están formados por los elementos representativos donde los
electrones externos o electrones de valencia estan en orbitales “s” y/o
“p”; por lo tanto sus propiedades dependen de estos orbitales.
Las propiedades de los elementos representativos dentro del grupo o
familia varían de manera muy regular, a ello se debe el nombre de
elemento representativo.
Los electrones de valencia, para un elemento representativo, es el
número de electrones a nivel externo que interviene en los enlaces
químicos.
Las propiedades químicas similares o análogas de los elementos de
un grupo, se debe a que poseen igual número de electrones de
valencia, lo cual indica a su vez el número de grupo.
B. Grupos “B”.-
Están formados por elementos de transición, en cuyos átomos el
electrón de mayor energía relativa están en orbitales “d” o “f”; y sus
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electrones de valencia se encuentran en orbitales “s” (del último
nivel) y/o orbitales “d” o “f”; por lo tanto sus propiedades químicas
dependen de estos orbitales.
Se denominan elementos de transición, porque se consideran como
tránsito entre elementos metálicos de alta reactividad que forman
generalmente bases fuertes (IA y IIA) y los elementos de menor
carácter metálico que poseen más acentuado su tendencia a formar
ácidos (IIIA, IVA, … VIIA).
Las propiedades de los elementos de transición dentro del grupo o
familia varia en forma irregular.
El grupo VIIIB abarca tres columnas (familia del Fe, Co y Ni). Los
elementos del grupo IB (Cu, Ag, Au), así como también los elementos
del grupo VIB (Cr y Mo) no cumplen la distribución electrónica, como
ya se analizará oportunamente.
Los elementos del mismo grupo generalmente difieren en sus
propiedades. Los elementos de transición interna (tierras raras),
poseen electrones de mayor energía relativa en orbitales “f” y
pertenecen al grupo IIIB; a estos se les denomina lantánidos y
actínidos, cuya abundancia en la naturaleza es muy escasa y muchas
veces solo se encuentran en forma de trazas combinados con otros
elementos, razón por lo cual se llama “tierras raras”.
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Lantánidos (lantanoides): comienza con lantano (Z=57) y termina en
lutecio (Z=71), poseen propiedades semejantes al lantano.
Actínidos (actinoides): comienza con el actinio (Z=87) y termina con
lawrencio (Z=103), poseen propiedades semejantes al actinio
CAPITULO III
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS EN LA TABLA
PERIÓDICA
3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS POR BLOQUES
Considerando el último subnivel en la distribución electrónica de los elementos, éstos
se clasifican en cuatro bloques (s, p, d, f) lo que permite identificar al grupo al cual
pertenece cada elemento. El elemento cuya configuración electrónica termina en
subnivel “s” o “p” es representativo (grupo A), si la configuración electrónica termina en
subnivel “d” es un elemento de transición (grupo B), y si la configuración electrónica
termina en “f”, es un elemento de transición interna o tierra rara (grupo IIIB).
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La clasificación por bloques permite ubicar un elemento en la tabla periódica, es decir
indicar el número de periodo y el número de grupo.
.
3.2
UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS EN LA TABLA PERIÓDICA.-
Se puede ubicarse conociendo su número atómico (Z) de acuerdo a los siguientes pasos:
1er paso: Tener presente que en un átomo neutro, Z es igual al número de electrones.
2do paso: Realizar la distribución electrónica y analizar:
• Periodo = última capa o nivel.• Grupo = electrones de la última capa (números romanos).
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Para elementos del grupo VIIIB, IB Y IIB se debe considerar una regla práctica adicional:
3.3 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS SEGÚN SUS PROPIEDADES
Los elementos químicos se clasifican en:
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3.2.1 Metales-
Son elementos químicos que generalmente contienen entre uno y tres
electrones en la última órbita, que pueden ceder con facilidad, lo que los
convierte en conductores del calor y la electricidad.
Los metales, en líneas generales, son maleables y dúctiles, con un brillo
característico, cuya mayor o menor intensidad depende del movimiento de
los electrones que componen sus moléculas.
El oro y la plata, por ejemplo, poseen mucho brillo y debido a sus
características físicas constituyen magníficos conductores de la
electricidad, aunque por su alto precio en el mercado se prefiere emplear,
como sustitutos, el cobre y el aluminio, metales más baratos e igualmente
buenos conductores.
Un 75% de los elementos químicos existentes en la naturaleza son
metales y el resto no metales gases nobles, de transición interna y
metaloides.
3.2.2 Metaloides.-
Son elementos que poseen, generalmente, cuatro electrones en su última
órbita, por lo que poseen propiedades intermedias entre los metales y los
no metales.
Estos elementos conducen la electricidad solamente en un sentido, no
permitiendo hacerlo en sentido contrario como ocurre en los metales.
El silicio (Si), por ejemplo, es un metaloide ampliamente utilizado en la
fabricación de elementos semiconductores para la industria electrónica,
como rectificadores diodos, transistores, circuitos integrados,
microprocesadores, etc.
3.2.3 No metales
Poseen, generalmente, entre cinco y siete electrones en su última órbita.
Debido a esa propiedad, en lugar de ceder electrones su tendencia es
ganarlos para poder completar ocho en su última órbita.
Los no metales son malos conductores del calor y la electricidad, no
poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y, en estado sólido, son frágiles.
3.2.4 Gases nobles
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Son elementos químicos inertes, es decir, no reaccionan frente a otros
elementos, pues en su última órbita contienen el máximo de electrones
posibles para ese nivel de energía (ocho en total).
El argón (Ar), por ejemplo, es un gas noble ampliamente utilizado en el
interior de las lámparas incandescentes y fluorescentes.
El neón es también otro gas noble o inerte, muy utilizado en textos y
ornamentos lumínicos de anuncios y vallas publicitarias extremadamente
oxidante y forma cloruros con la mayoría de los elementos.
CAPITULO IV
PROPIEDADES PERIÓDICAS ATÓMICAS
Las propiedades repetitivas o parecidas al comparar los diferentes elementos, se
llaman propiedades periódicas y sirven para agrupar a los elementos en una misma
familia o grupo. Las propiedades periódicas (físicas y Químicas) de los elementos
cambian ligeramente, por ejemplo el punto de fusión (pf), punto de ebullición (pEb),
21
radios atómicos, electronegatividad, etc. ; mientras se recorre un mismo grupo o un
mismo período en la tabla periódica.
En conclusión las propiedades periódicas, son propiedades repetitivas o parecidas que
se dan sobre elementos de un mismo grupo y/o de un mismo período, que facilitan la
elaboración de una gráfica que resume la mejor organización que pueden tener todos
los elementos, ésta es la tabla periódica.
4.1 RADIOS ATÓMICOS
El tamaño de un átomo varía dependiendo del medio en el que se encuentre o del
átomo al que está unido. En un átomo libre se hace una predicción de su tamaño,
dependiendo de la nube electrónica que rodea al núcleo, ese tamaño relativo del
átomo se conoce como radio atómico.
Los radios atómicos se expresan en A° Angstroms, 1A° = 1 X 10 -8 m , para tener una
idea de los radios atómicos representados en la siguiente gráfica, es considerar que el
radio del Hidrógeno (H) es de 0.37 A°, el átomo de fósforo (P) es de 1.10 A° , el átomo
de calcio (Ca) tiene un radio atómico de 1.97 A° y el átomo de Cs de 2.62 A°. El
tamaño de esos átomos nos permitirá imaginar el tamaño de los demás átomos según
el tamaño en el que se representan el resto de los átomos.
Se observa que al descender en un mismo grupo el radio atómico se incrementa y al
contrario, al recorrer un mismo período (incrementando el número atómico, de
izquierda a derecha) el radio atómico se disminuye.
4.2 ENERGÍA DE IONIZACIÓN
La energía de ionización es la cantidad mínima de energía necesaria para eliminar el
electrón más débilmente ligado al átomo aislado en forma gaseosa, para dar un ion
con una carga de +1.
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También se conoce como la primera energía de ionización, puesto que hay otros
electrones susceptibles de ser arrancados del átomo. La siguiente figura muestra una
gráfica de energía de primera ionización frente al número atómico de los primeros 20
elementos de la tabla periódica.
En la
gráfica de energía de ionización se observa como los elementos de un mismo período
requieren más energía conforme se incrementa su número atómico (Li, Be, B, C,N,O,F
y Ne) y para elementos de un mismo grupo se observa que la energía requerida es
similar pero cada vez menor , por ejemplo (Li, Na y K ). Así mismo se observa que al
comparar un período con el siguiente período, el comportamiento energético es
similar.
4.3 ELECTRONEGATIVIDAD
La electronegatividad de un elemento mide su tendencia relativa a atraer hacia sí , los
electrones de un enlace, cuando esta químicamente combinado con otro átomo. Sus
valores son números relativos en una escala arbitraria, denominada escala de Pauling,
cuyo valor máximo es de 4.0
Un átomo que tenga una electronegatividad inferior, significa que tiene menor
capacidad de atraer dichos electrones de enlace. Por ejemplo el Na tiene una
electronegatividad de 0.9 y el cloro de 3.0, eso significa que en la molécula de cloruro
23
de sodio (NaCl), de los dos átomos, el cloro es el átomo que atrae más fuertemente
los electrones.
Tabla de electronegatividad relativa para los elementos representativos (grupos A)
Es fácil observar que los elementos del lado izquierdo de la tabla (grupos IA y IIA)
conocidos como metales tienen valores bajos de electronegatividad, se dice que son
elementos electropositivos, mientras que los elementos de los grupos VA, VIA y VIIA
tienen valores altos, por lo que se mencionan como átomos electronegativos.
Es claro observar que elementos de un mismo grupo tienen valores de
electronegatividad parecidos y que conforme se desciende sobre un mismo grupo, la
electronegatividad se disminuye.