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La geosfera
Loselementosquímicos
Física y Química
La geosfera
Las primeras clasificaciones de loselementos
Los elementosquímicos
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Metales yno metales
Un elemento químico es un tipo demateria constituido por átomos delamisma clase.La clasificaciónmás sencilla de loselementos es enmetales y no metales.
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Los elementosquímicos
Metales No metales
• Son opacos yposeen un brillocaracterístico (brillo metálico).
• Son buenos conductores del calorylacorriente eléctrica.
• Sonmaleables ydúctiles.• Excepto el mercurio, que es líquido,
sonsólidos a temperaturaambiente.• La mayoríatienen elevados puntos de
fusión yebullición.
• No poseen brillo metálico.• Sonmalos conductoresdel caloryla
electricidad.• Atemperaturaambiente pueden ser
sólidos, líquidos o gaseosos.• En general tienen puntos de fusión y
ebullición muy bajos.• En estado sólido sonfrágiles yse
rompen con facilidad.Ejemplos de metales: hierro, cobre, cinc,mercurio, oro, plata, níquel, plomo, etc.
Ejemplos de no metales: hidrógeno, oxígeno,cloro, nitrógeno, carbono, flúor, helio, etc.
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Las primeras clasificaciones periódicas
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Mendeleiev dispuso 63 elementos en orden creciente demasa atómica,para situar en una misma fila aquellos con propiedades parecidas.
o Evitó colocar metales junto ano metales.o Permutóel orden entre el telurio y el yodo, para
que el telurio estuviera junto al azufrey elselenio, y el yodo junto al bromo y el cloro.
o Cuando las propiedades de un elemento noguardaban relaciónalguna con la posición que lecorrespondía según sumasa atómica, dejaba esehueco, paraque másadelante pudiera ocuparloun nuevo elemento, aún nodescubierto.
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¿Cómo se mide lamasa de losátomos?
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La unidad demasaatómica es ladoceava partede la masa de un átomodeC-12 (12C).
Lamasa atómica relativaes la masa de un átomomedida en relacióncon la doceava parte del átomode C-12 yesuna magnitud adimensional.
Un espectrómetro de masas es un aparatoquepermite medirlamasa deunátomoen comparacióncon la doceava partedelátomode C-12.
La masa atómica relativa de un elemento se calcula como la masa mediaponderada de susisótopos.
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Clasificación actual de los elementos
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En la tabla periódica los elementos están ordenados de arriba abajo (grupos)y de izquierda aderecha (períodos) en orden crecientede número atómico.o Un grupo es cada unade lascolumnasverticalesde latabla periódica. Los
elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en laúltima capa (electrones de valencia). Existen 18 grupos, numerados del 1 al 18.
o Un período es cadauna de lasfilashorizontales de la tabla periódica. Loselementosde un mismo período tienen elmismo número de niveles electrónicos.Hay 7períodos formando filasy numerados del 1 al 7.
Metales y no metales en el sistema periódico
Las propiedades metálicas de loselementos seacentúan amedida que nosdesplazamos alaizquierda yamedida que bajamos enlatabla.
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La tabla periódica yla configuración electrónica delos elementos
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Grupo 18: helio, neón, argón, criptón, xenón yradón
o Loselementosdel grupo 18reciben elnombre de gasesnobles. Son elementos nometálicos.
o La configuración electrónica del helio es 2 0.o La configuración electrónica de la última capa del neón,
argón, criptón, xenón yradón es 2 6.
Grupo 17: flúor, cloro, bromo y yodo
o Loselementosdel grupo 17se denominan halógenos. Sonno metálicos.
o La configuración electrónica de su última capa es 25,esdecir, les falta un electrón paratener la configuraciónelectrónica deun gasnoble.
o Tienden aformar iones con unacarga negativa.
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Grupo 1: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio
o Aloselementos del grupo 1 se lesllama alcalinos. Sonelementos metálicos.
o La configuración electrónica de su última capa es 10, esdecir, les sobraun electrón paratener la mismaconfiguración electrónica que la del gas noble máspróximo.
o Estos elementos tienden aformar ionescon una cargapositiva.
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Agrupaciones delos átomos en loselementos:átomos, moléculas y cristales
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Los elementos químicos están formados por la unión de átomos iguales, y loscompuestos químicos por la unión de átomos de elementos diferentes.
Algunos elementos químicos se encuentran en la naturaleza como átomosaislados, otros forman moléculas y muchos de ellos se presentan en forma decristales.
Átomos aislados: loselementos delgrupo 18
o Loselementosdel grupo 18, los gases nobles, seencuentran en formade átomos aislados.
o A temperaturaambiente sonsustanciasgaseosas queno conducen lacorriente eléctrica.
o Tienen su última capa electrónica completa, es decir,poseen ocho electrones, excepto el helio, que cuentacon dos. Estaconfiguración electrónica les proporcionagranestabilidad.
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Formando moléculas: elementos no metálicos
o Elementos como el hidrógeno, el oxígeno, elnitrógeno,el flúor, el cloro, el bromo, etc., se presentanen formademoléculas diatómicas, es decir, H2, O2, N2,F2, Cl2,Br2…
o A temperaturaambiente sonsustanciasgaseosas queno conducen lacorriente eléctrica.
Un enlace químico es unaatracción detipoelectrostático entredos o másátomos que permite que estos alcancenlaestabilidad.Si el enlace seproduce por compartición de electrones decimosque setratade un enlace covalente.
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Formando cristales covalentes:elementos nometálicos
Elátomo de carbono tiene cuatro electrones en su última capa. Puede formarcuatroenlaces covalentes. Formaun cristal covalente.
Un cristal es un sólido cuyaspartículas se ordenan conforme a unpatrónque serepite en lastres direcciones del espacio
Elcarbono puede encontrarse en la naturaleza en dos variedades: diamante y grafito.
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Cristal de diamante Cristal de grafitoCada átomodecarbonoestá unido a cuatroátomos de carbono. Estared hace que el diamanteseaun sólido muyduro,con altos puntos defusión y ebullición. Noconducela corrienteeléctrica.
Cada átomodecarbonoestá unido a tresátomosde carbono en un mismoplano y enplanosadyacentes a un cuartoátomode carbono. Es unsólido blando y untuoso.Conducela corrienteeléctrica.
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Formando cristales metálicos: elementos metálicos
o Todoslosmetalesconducen la corriente eléctrica.o La mayor parte de losmetalesposeen uno, dos o tres
electrones enla capamás externade sus átomos. En uncristal metálico, laspartículas que constituyen la redsonátomos (iones positivos) que han perdido esoselectrones externos, los cuales están deslocalizados portodoel cristal (sedice que constituyen un«mar deelectrones»), es decir, no pertenecen aun átomoenconcreto.
o Los metales conducen la corriente eléctrica porqueestos electrones se pueden mover con facilidad portodo el cristal.
o La mayoríade losmetalessonduros, porque susátomos formanuniones muycompactas, y sondúctilesymaleables.
o Este tipo de unión recibe el nombre de enlacemetálico.
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Propiedades de algunas familias deelementos químicos
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Una familia o grupo es un conjunto de elementos químicosque presentanpropiedades físicas yquímicas parecidas. Estas propiedadesvarían de formaperiódica dentrode la columna que ocupa el grupo.
Dos de las familias más importantes son la de los alcalinos y la de los halógenos.Grupo 1: Alcalinos
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Propiedades Reactividad
• La familia delos alcalinos estáformadapor: litio, sodio, potasio, rubidio ycesio.
• Son metales. Tienen brillo metálico.• Tienen un electrón en laúltima capa.• Lospuntosdefusión yebullición
disminuyen albajaren el grupo.• Son sólidos blandos.• Son buenos conductores dela
electricidad ydel calor.
• Sonlos metalesmás reactivosqueexisten, por lo que no se encuentranen estadolibre en la naturaleza,sinocombinados con otroselementos.
• Reaccionan violentamente con eloxígeno y con elagua.
• Estareactividad es mayor albajarenel grupo.
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Grupo 17: Halógenos
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Propiedades Reactividad
• La familia delos halógenos estáformada por: flúor, cloro, bromo y yodo.
• Sonno metales.• Tienen siete electronesen laúltima
capa.• Lospuntosdefusión yebullición
aumentanal bajarenel grupo.• Atemperaturaambiente, el flúor yel
cloro songases, el bromoesunlíquidoyel yodo es un sólido.
• Loshalógenos son sustanciasmuyreactivasque deben manejarse enellaboratorio con mucha precaución.Por ejemplo, el flúor yel cloro soncorrosivos yvenenosos.