tema 1 sistema periódico y ejercicios

7/29/2019 tema 1 Sistema peridico y ejercicios

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Qumica 3 GBZARafael Caldern Rodrguez

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TEMA 1: EL SISTEMA PERIDICO DE LOSELEMENTOS.La tabla peridica. Periodos, grupos y propiedades

peridicas.Vocabulario a tener en cuenta: elemento orbital electrn catin anin subnivel - sistema peridico nmero atmico grupo perodo metales no metales gas noble - configuracin electrnica radio atmico- energa de ionizacin afinidad electrnica - electronegatividad

1.1. Descripcin del sistema peridicoA lo largo del siglo XIX (gracias a la electrlisis y a la espectroscopia), sefueron descubriendo nuevos elementos, a la vez que se pona de manifiesto la

semejanza de propiedades que algunos de ellos mostraban entre s.

En la actualidad, hay ms de 100 elementos conocidos, que se agrupan en una

tabla, el sistema peridico, que se construye ordenando los elementos segn sunmero atmico (Z) creciente. Segn la llamada ley peridica, las propiedadesde los elementos son funcin peridica de sus nmeros atmicos.


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Los elementos de propiedades parecidas se hallan en la misma

columna vertical constituyendo un grupo o familia.

Los elementos de una misma fila horizontal forman un perodo.

Los perodos empiezan siempre (excepto el 1) con un metal alcalino (IA) y

terminan con un halgeno (VIIA) seguido de un gas noble (VIIIA), que es el que

cierra el periodo. En general, los metales ocupan la parte izquierda y central dela tabla, mientras que los no metales estn a la derecha.

El primer perodo slo contiene 2 elementos (H y He); el segundo y el tercero, 8

cada uno. A partir del cuarto comienzan los perodos largos. Este y el quinto

estn formados por 18 elementos cada uno. El sexto tiene 32, y el sptimo

permanece abierto al descubrimiento de nuevos elementos (aunque cada vez msinestables).

Existen 16 grupos o familias: 8 de ellas se anotan con el nmero seguido de una

A, y otras 8 con una B. El grupo VIIIB, las triadas, son en realidad tres familias

de comportamiento qumico muy parecido.

Adems de la divisin en metales y no metales, los elementos se clasifican en:

1)Elementos representativos. Son los que constituyen las familias largas.Estn con la letra A y se sitan a ambos extremos de la tabla.


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2)Elementos de transicin.Son los que constituyen las

familias situadas en el centrode la tabla. Estn con la letra

B.

3)Elementos de transicininterna. Son los elementoslantnidos y actnidos,

ambos con 14 elementos

cada uno. Los primeros constituyen una serie del sexto periodo que ha desacarse fuera de la tabla, porque, por sus propiedades, todos deberan

ocupar el mismo puesto que ocupa el lantano (La). Igual ocurre en el

sptimo periodo con los elementos actnidos, que habran de ocupar la

misma casilla que el actinio (Ac).

1.2. Justificacin del sistema peridicoPor qu la tabla peridica es as? Por qu existen familias de elementos con

propiedades parecidas?

La respuesta a estas preguntas son las configuraciones electrnicas de loselementos, que son las que determinan sus propiedades. Las propiedades

qumicas de un elemento dependen casi siempre de la distribucin electrnicadel nivel energtico ms externo.


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Partiendo del hidrgeno, al ir aadiendo un electrn (y un protn para que

resulten los sucesivos elementos), se repite peridicamente la configuracin

electrnica del nivel ms externo. Hay que tener en cuenta el orden creciente delas energas de los orbitales, ya que el electrn que se aade (electrndiferencial) entra en el orbital vaco de menor energa. Este procedimiento sellama principio de construccin.

As, por ejemplo, en el perodo 1, el orbital 1s recibe su primer electrn en el

hidrgeno y se completa en el helio. En el perodo 2, el siguiente electrn, caso

del litio, pasa a ocupar el nivel de energa inferior disponible: el 2s; los orbitales

2s y 2p se llenan completamente en el segundo gas noble: el nen.

El proceso se repite con los orbitales 3s y 3p en el perodo 3 (desde el sodio

hasta el argn). Como existe un orbital s y tres p en cada nivel, el nmero de

elementos que forman el 2 y 3 perodo son 8 en cada caso.

Por otra parte, al repetirse las configuraciones electrnicas externas (por

ejemplo, s2p

5del F), aparecen elementos con propiedades semejantes (F y Cl,

etc.), es decir, aparecen las familias.

En el perodo 4 y 5 ocurren las mismas

incidencias. El primer elemento es el

potasio y el calcio, donde se ocupa el

orbital 4s, pues, en ese momento, poseemenos energa que los 3d, que se llenan

seguidamente, con algunas

irregularidades, desde el escandio hasta el

cinc, originando la primera serie de

transicin, compuesta por 10 elementos,

ya que el nmero de orbitales d es de 5.

Los elementos de transicin poseen todos

el nivel ms externo con dos electrones, yaque el electrn diferencial va a ocupar el

penltimo nivel (esto se traduce en cierta

semejanza de propiedades).

Mientras que el orbital 4s se llena antes

que los orbitales 3d, cuando los metales detransicin forman sus iones, los electrones

se pierden primero del orbital 4s, menos

estable que los 3d. Por ejemplo:


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Una vez llenos los orbitales 3d, se completan los 4p, que lo hacen totalmente enel Kriptn.

En el 6 y 7 perodos ocurren acontecimientos nuevos. El 6 perodo comienzacon el llenado del orbital 6s, pero an quedan los orbitales 4f vacos. Estos se

completan a partir del lantano, dando lugar a la primera serie de transicin

interna, formada por 14 elementos (ya que son 7 los orbitales f), que

corresponden desde el cerio al lutecio.

Como el electrn diferencial va a ocupar el antepenltimo nivel, todos loselementos de la serie de transicin interna, al tener comunes las configuracioneselectrnicas de los 2 ltimos niveles de energa, presentan propiedades casi

idnticas.

El sistema peridico distribuido en bloques de elementos segn el orden de

ocupacin de orbitales sera:

1.3. Propiedades peridicasa) Radio atmico: Tambin llamado radio covalente, se determina

principalmente por medidas de las longitudes de los enlaces.

Dentro de una misma familia, el radio atmico aumenta con Z (es decir,

hacia abajo). En general, en un perodo disminuye al aumentar Z (es decir,hacia la derecha).


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b) Energa de ionizacin: Es la energa necesaria para arrancar un electrn a untomo aislado en su estado fundamental. Cuanto ms fcil sea esta operacin,

menor ser la energa de ionizacin, Ei, del elemento. El proceso da origen a

la formacin de un ion positivo o catin:

En una familia, la energa de ionizacin disminuye al aumentar Z (hacia

abajo). En un perodo, aumenta con Z (hacia la derecha), aunque hay algunas

irregularidades correspondientes a los tomos con subniveles llenos o

semillenos, que gozan de mayor estabilidad (por ejemplo, Be).

Cuanto menor sea la energa de

ionizacin de un elemento, mayortendencia tendr a formar su ion

positivo (ms electropositivo o

metlico ser).

Cuando a un tomo se le arranca un electrn, el radio del ion positivo

resultante es siempre menor que el del tomo neutro, pues generalmente se

pierde el nivel electrnico ms externo.

Las energas de ionizacin de un elemento explican la carga habitual de sus

iones.

Ejemplos:

En el litio, la 2 energa de ionizacin es ms de 10 veces mayor que la 1,

porque, al salir el 2 electrn, se destruye la configuracin de gas noble del

Li+. Se comprende entonces que el ion habitual del litio (y de todos los

metales alcalinos) sea monopositivo, Li+.

En el caso del magnesio (1 Ei = 736 Kj/mol; 2 Ei = 1450 Kj/mol; 3 Ei =

7740 kJ/mol) el salto energtico se produce entre la 2 y la 3, al destruirse

la configuracin de gas noble. As, el ion habitual del magnesio (y de todos

los metales alcalinotrreos) ser dipositivo, Mg2+.


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c) Afinidad electrnica: Es la energa desprendida, Eaf, cuando un tomoaislado capta un electrn.

Esta tendencia la manifiestan especialmente los tomos con la capa externacasi completa (no metales). A veces, la afinidad electrnica es negativa (es

decir, se necesita energa para que se forme un ion).

La afinidad electrnica es una propiedad inversa a la energa de ionizacin.

En un perodo aumenta hacia la derecha, en general, y en una familiaaumenta al disminuir el radio (hacia arriba).

d) Electronegatividad: Mide la mayor o menor atraccin (desplazamiento) queun tomo ejerce sobre el par de electrones de un enlace con otro tomo. Estaen ntima conexin con las propiedades anteriores (as, las

electronegatividades mayores concuerdan con las mayores afinidades

electrnicas y con las mayores energas de ionizacin).

Pauling construy una escala de electronegatividades, asignando a cada

elemento un valor comprendido entre 0 y 4. Las electronegatividades varan

peridicamente: en un periodo aumentan hacia la derecha, y en una familia,

hacia arriba.

Los metales poseen pequeas electronegatividades (elementos

electropositivos), y los no metales, las electronegatividades mayores

(elementos electronegativos).


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EJERCICIOS QUMICA 3

TEMA 1. EL SISTEMA PERIDICO DE LOS ELEMENTOS

1) Establece la configuracin electrnica de los elementos qumicos Sc (Z = 21), Sr (Z =38), Sn (Z = 50) y Sb (Z = 51), y localzalos en el Sistema Peridico.

2)

Las siguientes configuraciones electrnicas corresponden a tomos neutros dedistintos elementos qumicos:

1s2 2s2 2p6 3s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Sitalos en el Sistema Peridico.3) Copia en tu cuaderno la siguiente tabla, y compltala:

Localizacin SP

Z Configuracin

electrnica

Familia Periodo Bloque

K 19

Zn 30

Br 35

Cs 55

4) Dados los siguientes elementos qumicos:F (Z = 9), S (Z = 16), As (Z = 33) y Sn (Z = 50), indica de forma razonada el que

corresponda a cada una de las siguientes propiedades:

El de mayor tamao atmico

El de mayor energa de ionizacin El ms electronegativo El ms metlico

5) Clasifica en orden creciente a su tamao los iones O2- (Z = 8), Na+ (Z = 11), F- (Z = 9)y Mg2+ (Z = 12).

6) Las primeras energas de ionizacin de los elementos del segundo periodo del SistemaPeridico, son indicadas en la tabla adjunta:

Elemento Li Be B C N O F Ne

Z 3 4 5 6 7 8 9 10

EI

Kj/mol

520 900 800 1086 1400 1314 1680 2080

Explica por qu la energa de ionizacin presenta una tendencia general aaumentar a lo largo del periodo.

Basndote en la configuracin electrnica de los elementos, explica lasirregularidades a la tendencia general del B y O.

Por qu el nen se caracteriza por su escasa reactividad qumica?

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