5/26/2018 Propiedades F sicas y Qu micas de Los Elementos de La Tabla Peri dica

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Algunas propiedades fsicas y qumicas de los

elementos de la tabla peridica

Los elementos presentan propiedades segn sea la

posicin que ocupen en la tabla peridica.

1 Metales

1.1 Localizacin en la tabla peridica

Los metales se encuentran localizados en la parte

izquierda y en el centro de la tabla peridica. Estn

presentes en todos los grupos excepto en el VIIA y

VIIIA. De los 118 elementos clasificados en la tabla

peridica, un poco ms de las tres cuartas partes son

metales. En la actualidad, nuestra sociedad depende

en gran parte de los metales. Se cuenta con un gran

nmero de aleaciones que tienen infinidad de usos.

Tambin son indispensables para la vida del ser

humano, por ejemplo, el hierro est en la

hemoglobina y el calcio en los huesos.

1.2 Propiedades fsicas

Los metales presentan algunas propiedades fsicas

comunes. Veamos.

Estado de agregacin. Los metales son slidos a

temperatura ambiente con excepcin del mercurio

que es lquido; el cesio, el galio y el francio tienen

puntos de fusin muy bajos: 28,7 C, 29,8 C y 30 C,

respectivamente.

Conductividad. Son buenos conductores de la

energa calrica y elctrica. Por ejemplo, los

recipientes usados para cocinar son por lo generalmetlicos.

Apariencia. Presentan un brillo caracterstico

llamado brillo metlico; ste slo se aprecia cuando su

superfi cie ha sido recientemente cortada o pulida,

porque tienden a reaccionar de inmediato con el

oxgeno del aire formando un xido metlico opaco.

Ductilidad. Se pueden convertir en hilos. Por

ejemplo, el oro y la plata se usan en la elaboracin de

piezas de joyera.

Maleabilidad. Se pueden extender fcilmente en

lminas. Por ejemplo, las lminas de aluminio se

emplean en construccin. Elasticidad y tenacidad. En general los metales son

elsticos y presentan resistencia a la ruptura; por eso

los metales se emplean en la elaboracin de

materiales que deben soportar gran tensin, como las

varillas para la construccin.

Color. El color en la mayora de metales es parecido

al de la plata, es decir, son argentferos plateados) a

excepcin del cobre que es rojo y el oro que es

amarillo.

1.3 Propiedades qumicas

Propiedades peridicas. Los metales retienen

dbilmente los electrones de la capa ms externa

(capa de valencia), por ello los pierden en una reaccin

qumica.

Reactividad. La mayora de los metales reaccionan

con los no metales, principalmente con el oxgeno

para formar xido y con los halgenos formando

halogenuros. El grado de reactividad vara tanto para

los elementos de un grupo como para los de diferente

grupo. Por ejemplo, el litio y el sodio pertenecen al

grupo IA, pero el sodio es mucho ms reactivo; el

calcio que pertenece al grupo IIA reacciona con msfacilidad que el aluminio que pertenece al grupo IIIA.

2 No metales

Los no metales as como los metales cumplen

funciones dentro del equilibrio que debe presentarse

para la existencia de la vida en nuestro planeta. As,

por ejemplo, el oxgeno es indispensable para la

respiracin y el carbono constituye una parte

fundamental dentro de la estructura de los seres

vivos.

2.1 Localizacin en la tabla peridicaLos no metales se encuentran situados en la parte

derecha de la tabla peridica; difieren de los metales,

tanto por sus propiedades fsicas como por sus

propiedades qumicas. En la naturaleza se pueden

encontrar unidos a los metales o a otros no metales

para formar una amplia gama de compuestos.

Tambin se pueden encontrar libres en estado natural

como el azufre.

2.2 Propiedades fsicas

Los no metales tienen propiedades fsicas y qumicas

variadas. A continuacin, se presentan algunas deestas.

Estado fsico: a temperatura ambiente pueden ser

slidos como el carbono, lquidos como el bromo y

gaseosos como el oxgeno.

Apariencia: presentan variedad de colores. Por

ejemplo: el bromo es rojo, el azufre es amarillo y otros

son incoloros como el nitrgeno. No presentan brillo

metlico.

Densidad: por lo general es menor que la de los

metales.

Conductividad trmica y elctrica: son malos

conductores del calor y de la electricidad, por ello seemplean como aislantes de la electricidad y del calor.

Ductilidad y maleabilidad: no son dctiles ni

maleables; no se pueden convertir en lminas ni hilos,

son duros pero cuando se les golpea se fragmentan

con facilidad, es decir, son muy quebradizos.

Alotropa: son formas diferentes del mismo

elemento en el mismo estado fsico. Por ejemplo, el

oxgeno gaseoso se puede presentar como molcula

diatmica, O2, y molcula triatmica, O3, conocida

como ozono. En los dos casos se trata de altropos del

oxgeno. Los slidos no metlicos tambin pueden

presentar el fenmeno de la alotropa.

Los tomos de los altropos slidos se encuentran

dispuestos en diferentes formas geomtricas. Por

ejemplo, el carbono comnmente presenta dos

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formas alotrpicas: el diamante (tetradrica) y el

grafito (hexagonal).

2.3 Propiedades qumicas

Los no metales presentan propiedades qumicas

comunes.

Propiedades peridicas: retienen con fuerza los

electrones de la capa externa (electrones de valencia)y tienden a atraer los electrones de otros elementos

durante una reaccin qumica.

Electrones en la capa externa o de valencia: tienen

en su capa de valencia cuatro electrones o ms, por

ejemplo, los elementos del grupo IVA tienen cuatro

electrones y los del VIA, seis electrones.

Reactividad: la facilidad con que los no metales

reaccionan con otros elementos es variable; algunos

son muy reactivos, por ejemplo el flor y el oxgeno,

pero otros prcticamente no se combinan con ningn

otro elemento, estos son los gases nobles (grupo

VIIIA). Los no metales pueden reaccionar con losmetales o con otros no metales. El hidrgeno se

localiza en el grupo IA, sin embargo, es un no metal;

qumicamente se comporta como los halgenos

(grupo VIIA), se encuentra libre en la naturaleza, arde

con mucha facilidad y reacciona con muchos metales y

no metales. Muchos elementos no metlicos tales

como el H2 y el O2 o elementos del grupo de los gases

nobles, son gases a temperatura ambiente. Los que

son slidos se consideran aislantes; se combinan con

el oxgeno para producir xidos cidos.

3 Elementos de transicinSon los elementos del grupo B, sus electrones de

valencia se encuentran distribuidos en rbitas

diferentes a las del grupo A. Tienen llenos o semillenos

los orbitales d, estn formados por ocho subgrupos y

se hallan ubicados en el centro de la tabla peridica

entre los grupos IIA y IIIA. En la tabla se designan con

nmero romano y la letra B. El nmero romano es el

resultado de sumar los electrones de los ltimos

subniveles d y

s del penltimo y del ltimo nivel respectivamente, si

la suma es 3, 4, 5, 6 y 7 el grupo es IIIB, IVB, VB, VIB y

VIIB, pero si el resultado de la suma es 8, 9 o 10, elgrupo es el VIIIB, primera columna, segunda columna y

tercera columna, respectivamente, y si la suma es 11 o

12, el grupo es IB o IIB, respectivamente.

3.3.4 Elementos de transicin interna o tierras raras

Se hallan en la parte inferior de la tabla peridica. Se

dividen en dos series:

Los lantnidos. El descubrimiento de los elementos

de las tierras raras es uno de los temas ms

importantes de la qumica. En 1794, Gadolin descubri

un nuevo mineral cerca de Estocolmo; encontr en l

un xido desconocido, una tierra que denomin itria y

que despus se hall en gran nmero de minerales. El

mineral recibi el nombre de gadolinita. En 1803,

Klaproth localiz otro xido que se conoce como ceria,

que es el xido de un nuevo elemento llamado cerio.

Este nombre proviene de Ceres, el primer asteroide

descubierto dos aos antes. En 1839, Mosander

constat que una parte del cerio (lantana) se

solubilizaba en cido ntrico diluido y otra era

insoluble.

Los actnidos. Los elementos de la familia de los

actnidos son: torio, protoactinio, uranio y los diezelementos transurnicos (despus del uranio) que son:

neptunio, plutonio, americio, curio, berkelio,

californio, einstenio, fermio, mendelevio y nobelio,

todos ellos con propiedades radiactivas. Es muy

curioso el origen del nombre de los elementos

transurnicos. En general, derivan de los nombres de

cientficos famosos, de planetas o de lugares donde se

descubrieron, por ejemplo:

Neptunio, se deriva del nombre del planeta

Neptuno; fue descubierto por Mc Millan y el einstenio

y el fermio, se obtuvieron en 1953, fueron nombrados

as en honor de Albert Einstein y de Enrico Fermi.

4 Algunas propiedades peridicas

Algunas propiedades de los elementos varan de

manera regular por la posicin que ocupan en la tabla

peridica, a estas propiedades se les llama

propiedades peridicas.

4.1 Radio atmico y radio inico

El radio atmico:Como se puede deducir, los tomos

son partculas tan diminutas que es imposible medirlos

directamente. No obstante, los qumicos han

desarrollado tcnicas que permiten estimar ladistancia que hay entre los ncleos de dos tomos o

dos iones contiguos. Si suponemos que el tomo tiene

forma esfrica, el radio atmico corresponde a la

mitad de la distancia que existe entre los ncleos de

dos tomos contiguos, tanto si se trata de un slido

metlico como de una molcula covalente.

En un mismo grupo o familia el radio atmico aumenta

directamente con su nmero atmico y su nmero de

niveles, por ejemplo: el potasio (Z=19) tiene un radio

atmico mayor que el litio (Z=3) pero menor que el

cesio (Z=55), podemos concluir que en un grupo el

radio atmico aumenta de arriba hacia abajo. Por otraparte, se observa tambin que el radio atmico

decrece al desplazarnos hacia la derecha dentro de un

perodo. Esto es debido a que al no aumentar el

nmero de niveles, los electrones que se incorporan a

la estructura ocupan orbitales energticamente muy

prximos a los anteriores, y se ven atrados con mayor

fuerza por el ncleo, al ser mayor la carga nuclear.

Debido a esta mayor fuerza de atraccin se produce

una disminucin del tamao del tomo.

El radio inico: Se define a partir de la estructura de

los compuestos inicos, de tal suerte que la suma de

los radios inicos es igual a la distancia que existe

entre los ncleos. El radio del catin es menor que el

radio atmico, siendo tanto menor la diferencia

cuanto menor sea la carga positiva del ion. Por el

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contrario, el radio de los aniones es mayor que el radio

atmico.

4.2 Energa de ionizacin (Ei)

Es la mnima energa necesaria para liberar el electrn

ms externo de un tomo gaseoso en su estado

neutro:

M(g) es el tomo gaseoso, M- el ion formado y e- el

electrn liberado. La energa de ionizacin se mide en

electrn voltio el cual se define como la cantidad de

energa impartida a un electrn cuando es acelerado

por medio de un potencial elctrico de un voltio. Un

electrn voltio es aproximadamente 100 kJ/mol.

Numricamente 1 eV 96,5 kJ/mol. En un perodo, la

energa de ionizacin aumenta de izquierda a derecha

al aumentar el nmero atmico, alcanzando valores

mximos en los gases nobles. En un grupo o familia, la

energa de ionizacin disminuye de arriba hacia abajoal aumentar el nmero atmico. Si la energa de

ionizacin es elevada, la configuracin electrnica es

estable, tal como ocurre con los gases nobles. La

energa de ionizacin influye en la formacin del

enlace qumico y en las propiedades reductoras de los

elementos qumicos.

4.3 Afinidad electrnica (AE)

Es la energa liberada cuando un electrn se agrega a

un tomo gaseoso neutro. El proceso se representa:

En los perodos, la afinidad electrnica aumenta deizquierda a derecha al aumentar el nmero atmico y

en los grupos, los valores no varan notablemente, sin

embargo, disminuye de arriba hacia abajo, cuando

aumenta el nmero atmico. La importancia de esta

propiedad radica en su utilidad para predecir el

carcter oxidante de un elemento qumico.

4.4 Electronegatividad

La electronegatividad mide la tendencia de un tomo

a atraer electrones, cuando se forma un enlace

qumico. Es decir, mide la capacidad de un elemento

para atraer hacia s los electrones que lo enlazan conotro elemento. Los valores que corresponden a la

electronegatividad de los elementos presentan

variaciones regulares tanto en los grupos como en los

perodos (fi guras 55 y 56). La electronegatividad

aumenta al desplazarnos hacia la derecha en la tabla

peridica. Dentro de un mismo grupo disminuye a

medida que aumenta el nmero atmico. Los tomos

presentan una menor electronegatividad a medida

que aumenta su tamao.

4.5 Carcter metlico

Al desplazarnos de izquierda a derecha por un perodode la tabla peridica observamos que se produce una

transicin gradual en el carcter de los elementos. Si

observamos por ejemplo el segundo perodo de la

tabla peridica, veremos que se produce un cambio

gradual en las propiedades de los elementos, desde el

litio, tpicamente metlico, hasta el flor, cuyas

propiedades son tpicamente no metlicas.

En los perodos del cuarto al sptimo, llamados

perodos largos, el intervalo para la transicin metal-

no metal es mayor. As, en el cuarto perodo los dos

primeros elementos, potasio y calcio, son metales; sinembargo, los elementos no metlicos no aparecen

sino hasta el final del perodo.