Clasificación de los elementos químicos copia - copia

Clasificación de los elementos químicos La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales. Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad. Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor). Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo. Propiedad de los metales Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones. Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos Presentan aspecto y brillo metálicos Son buenos conductores del calor y la electricidad Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos Se oxidan por pérdida de electrones Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxígeno forma óxidos y éstos al reaccionar con el agua forman hidróxidos Los elementos alcalinos son los más activos Propiedades generales de los no-metales Tienen tendencia a ganar electrones Poseen alto potencial de ionización y bajo peso específico Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones Se presentan en los tres estados físicos de agregación No poseen aspecto ni brillo metálico Son malos conductores de calor y la electricidad No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces Se reducen por ganancia de electrones Sus moléculas están formadas por dos o más átomos Al unirse con el oxígeno forman anhídridos y éstos al reaccionar con el agua, forman oxiácidos Los halógenos y el oxígeno son los más activos Varios no-metales presentan alotropía La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales. Los no metales también tienen propiedades variables, al igual que los metales. En general los elementos que atraen electrones de los metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica. Tabla Periódica El ruso Dimitri Mendeleev y el alemán Julio Lotear Meyer trabajando por separado, llegaron a ordenar los elementos químicos, basándose en sus propiedades físicas y químicas. La tabla periódica larga fue propuesta por Alfred Warner y Henry Moseley fue quien propuso que para la orden de los elementos fuera el número atómico y no el peso atómico. Ver: Tabla Periódica de los Elementos Breve descripción de las propiedades y aplicaciones de algunos elementos de la Tabla Periódica. Gases nobles o gases raros Los gases nobles, llamados también raros o inertes, entran, en escasa proporción, en la composición del aire atmosférico. Pertenecen a este grupo el helio, neón, argón, criptón, xenón y radón, que se caracterizan por su inactividad química, puesto que tienen completos sus electrones en la última capa. No tienen tendencia por tanto, ni a perder ni a ganar electrones. De aquí que su valencia sea cero o que reciban el nombre de inertes, aunque a tal afirmación se tiene hoy una reserva que ya se han podido sintetizar compuestos de neón, xerón o kriptón con el oxígeno, el flúor y el agua. El helio se encuentra en el aire; el neón y el kriptón se utilizan en la iluminación por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radón es radioactivo. Grupo I, metales alcalinos Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer grupo dentro de la tabla periódica. Con excepción del hidrógeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Se les debe guardar en la atmósfera inerte o bajo aceite. Los compuestos de los metales alcalinos son isomorfos, lo mismo que los compuestos salinos del amonio. Este radical presenta grandes analogías con los metales de este grupo. Estos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. Dada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de valencia y pasan al estado iónico. Esto explica el carácter electropositivo que poseen, así como otras propiedades. Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en gran escala. Grupo II, metales alcalinotérreos Se conocen con el nombre de metales alcalinotérreos los seis elementos que forman el grupo IIA del sistema periódico: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son bivalentes y se les llama alcalinotérreos a causa del aspecto térreo de sus óxidos. El radio es un elemento radiactivo. Estos elementos son muy activos aunque no tanto como los del grupo I. Son buenos conductores del calor y la electricidad, son blancos y brillantes. Como el nombre indica, manifiestan propiedades intermedias entre los metales alcalinos y los térreos; el magnesio y, sobre todo, el berilio son los que más se asemejan a estos. No existen en estado natural, por ser demasiado activos y, generalmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, generalmente insolubles. Estos metales son difíciles de obtener, por lo que su empleo es muy restringido. Grupo III, familia del boro El boro es menos metálico que los demás. El aluminio es anfótero. El galio, el indio y el talio son raros y existen en cantidades mínimas. El boro tiene una amplia química de estudio. Grupo IV, Familia del carbono El estudio de los compuestos del carbono corresponde a la Química Orgánica. El carbono elemental existe como diamante y grafito. El silicio comienza a ser estudiado ampliamente por su parecido con el carbono. Los elementos restantes tienen más propiedades metálicas. Grupo V, familia del nitrógeno Se considera a este grupo como el más heterogéneo de la tabla periódica. El nitrógeno está presente en compuestos tales como las proteínas, los fertilizantes, los explosivos y es constituyente del aire. Como se puede ver, se trata de un elemento tanto benéfico como perjudicial. El fósforo tiene ya una química especial de estudio, sus compuestos son generalmente tóxicos. El arsénico es un metaloide venenoso. El antimonio tiene gran parecido con el aluminio, sus aplicaciones son más de un metal. Grupo VI, Colágenos Los cinco primeros elementos son no-metálicos, el último, polonio, es radioactivo. El oxígeno es un gas incoloro constituyente del aire. El agua y la tierra. El azufre es un sólido amarillo y sus compuestos por lo general son tóxicos o corrosivos. La química del teluro y selenio es compleja. Grupo VII, halógenos El flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato, llamados metaloides halógenos, constituyen el grupo de los no metales monovalentes. Todos ellos son coloreados en estado gaseoso y, desde el punto de vista químico, presentan propiedades electronegativas muy acusadas, de donde se deriva la gran afinidad que tienen con el hidrógeno y los metales. Los formadores de sal se encuentran combinados en la naturaleza por su gran actividad. Las sales de estos elementos con los de los grupos I y II están en los mares. Las propiedades de los halógenos son muy semejantes. La mayoría se sus compuestos derivados son tóxicos, irritantes, activos y tienen gran aplicación tanto en la industria como en el laboratorio. El astatinio o ástato difiere un poco del resto del grupo. Elementos de transición Esta es una familia formada por los grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, IB y IIB, entre los que se encuentran los elementos cobre, fierro, zinc, oro, plata, níquel y platino. Las características de los metales de transición son muy variadas, algunos se encuentran en la naturaleza en forma de compuestos; otros se encuentran libres Estos elementos no son tan activos como los representativos, todos son metales y por tanto son dúctiles, maleables, tenaces, con altos puntos de fusión y ebullición, conductores del calor y la electricidad. Poseen orbitales semilleros, y debido a esto es su variabilidad en el estado de oxidación. Debido al estado de oxidación, los compuestos son coloridos. 3.1.- Características de la clasificación periódica moderna de los elementos. 3.1.1 Características de la tabla periódica moderna. Construcción de la tabla periódica La primera clasificación sistemática de los elementos tuvo su origen en los estudios sobre electroquímica realizados por Berzeliuz, quien los dividió en metales y no metales. En 1817, J.W. Dobereiner presento una clasificación basada en las propiedades químicas y físicas de los elementos. Encontró la existencia de triadas de elementos, al observar el comportamiento semejante entre tres elementos, y hallo que el elemento central posees un peso atómico muy aproximado al promedio de los pesos de los otros dos, por ejemplo la triada de cloro, bromo y yodo. En 1862, el geologo frances Beguyer de Chancurtois hizo una distribución de los elementos ordenándolos, por sus pesos atómicos, en una línea enrollada helicoidalmente conocida como tornillo telúrico, los elementos que tienen propiedades semejantes quedan alineados horizontalmente . En 1864, el químico ingles J. Newlands observo que al agregar los elementos en orden creciente a sus masas atómicas , el octavo elemento tenia propiedades semejantes al primero. Dicha ley se le conoce como ley de las octavas. La famosa tabla que Mendeleiev publicaba en 1869 en su libro quot;
Los principios de la Químicaquot;
proponía una ordenación de similar aspecto a la que los químicos emplean en la actualidad. Clasificó los 60 elementos conocidos hasta entonces, predijo la existencia de otros 10 aún desconocidos, y llegó a pronosticar algunas características de los elementos aún pendientes de descubrir. Nadie prestó especial atención a su tabla hasta que empezaron a descubrirse elementos predichos por él. Con la aparición del espectroscopio se descubrieron el galio, por Lecoq De Boisbandren, el escandio, por Cleve, y el germanio, por Winkler. El trabajo de Moseley ofrecía un método para determinar exactamente cuántos puestos vacantes quedaban en la Tabla Periódica. Una vez descubierto, los químicos pasaron a usar el número atómico, en lugar del peso atómico, como principio básico de ordenación de la Tabla. El cambio eliminó muchos de los problemas pendientes en la disposición de los elementos. La tabla periódica representa una de las ideas más extraordinarias de la ciencia moderna, ya que dio un orden a la Química y durante casi 200 años de vida, ha sabido adaptarse y madurar sin apenas variaciones. TABLA PERIODICA Concepto de Tabla periódica La tabla periódica es una clasificación de los 109 elementos químicos, de los cuales los últimos cuatro aun no han sido caracterizados completamente, debido a que son obtenidos artificialmente y a que tienen un tiempo de vida media muy corto (menos de dos segundos). Tabla Periódica left000 Tabla Periodica Larga Y Tabla Cuantica Principio del formulario Final del formulario La tabla periódica es una clasificación de los elementos, originalmente, por sus propiedades y similitudes. La tabla cuántica es una clasificación de los elementos que permite obtener de forma más sencilla la configuración electrónica de los mismos. Puede ver una en: Evidentemente, las similitudes son muchas puesto que de comprobó que la tabla periódica corresponde, en cierto modo, por accidente, a una clasificación por configuraciones electrónicas por lo que, con un poco de práctica, también puede obtenerse la configuración electrónica con una tabla periódica. TABLA PERIODICA: La cual esta fundamentado por la ley periódica de Dimitri Mendeliu quien nos indica que las propiedades de los elementos son funciones periódicas que dependen de sus números atómicos. Al ordenar en columnas verticales a los elementos con propiedades semejantes se constituyen la llamada tabla periódica la cual contiene las siguientes características que son: Esta formada por 7 filas o también llamadas hileras, a las cuales se les denomina como periodos que se enumeran del 1 al 7. El primer periodo consta de 2 elementos que son: el Hidrogeno y el Oxigeno. El segundo y tercer periodo consta de 8 elementos cada uno el segundo: el Litio, Berilio, Boro, Carbono, Nitrógeno, Oxigeno, Fluor y el Neón, el tercer periodo: el Sodio, Magnesio Aluminio, silicio, Fósforo, Azufre, Cloro y Argon. El cuarto periodo el cual consta de 18 elementos. Quinto y sexto periodo de 32 elementos. El séptimo se considera incompleto. En columnas verticales se tienen 18 grupos o familias las cuales se representan en números romanos y con las letras Ay B. En el grupo IA: son considerados alcalinos En el grupo IIA: considerados como metales alcalinos férreos. En el grupo IIIA: considerada como la del elemento del Boro. En el grupo IVA: se considera como la familia del carbono. En el grupo VA: se considera como la familia del Nitrógeno. En el grupo VIA: se considera como la familia del Oxigeno. En el grupo VIIA: se encuentran los no metales más activos. En el grupo VIIA: conocidos como los gases raros, nobles o grupo cero. Los siguientes grupos de familias de los elementos de transición los cuales se simbolizan con el número romano y la letra mayúscula siendo de la siguiente manera: IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB y IIB. Los grupos de las familias I y IIB se considera como los metales frágiles. El grupo VIII se encuentran los metales dúctiles. En el grupo IIB se considera con un punto de fusión bajo. LEY PERIODICA. Esta ley es la base de la tabla periódica la cual establece las propiedades físicas y químicas de lo elementos a representar en forma sistematizado conforme aumenta su numero atómico. Todos los elementos de un grupo representan una gran semejanza cuya diferencia se observa de sus grupos. De acuerdo a la Ley Periódica expresada anteriormente como ya observamos consta de 7 periodos los cuales son 1–7 también llamados renglones u horizontales los cuales corresponden a cada una de las 7 capas o niveles de energía de los átomos, los cuales son: K, L, N, M, N, O, P, Q con el mismo nivel. En el primer periodo como observamos su capa K únicamente se forma de elementos, el Helio y el Hidrogeno. En el segundo periodo L comprende la estructura de los átomos en la cual es considerado como periodo corto donde su elemento principal es el litio y su átomo es el Neon En el tercer periodo se representa con la letra U donde su elemento es el Argon considerado también corto. El cuarto periodo n, su numero principal es el potasio. Y su ultimo elemento corresponde al numero 18 y es el criptón donde 10 elementos con el numero atómico de 1 a 30 considerados como electos de transición, donde tienen valencia variables. El quinto periodo “o” donde su elemento principal es el oxigeno donde es considerado también como periodo largo con sus 18 elementos en donde los elementos en donde los metales de transición constan con numero s atómicos del 39 al 48. El sexto periodo dicha capa se representa con P considerado como periodo extralargo y contiene 32 elementos donde……… que son del 57 al 71 son llamados como lactinos o también como tierras raras. El séptimo periodo representado con la letra Q también considerado como periodo extralargo, donde se encuentran los lactinos también llamados como transurios, los cuales son radioactivos, inestables y creados artificialmente en reactores nucleares TABLA PERIODICA LARGA La clasificación de los elementos basada en su número atómico dio como resultado la tabla periódica moderna, de Alfred Werner, actualmente conocida como tabla periódica larga. Esta tabla está integrada por todos los elementos encontrados en la naturaleza, así como los obtenidos artificialmente (sintéticos) en el laboratorio, y se encuentran acomodados en función de la estructura electrónica de sus átomos, observándose un acomodó progresivo de los electrones de Valencia en los niveles de energía (periodos). Los elementos que presentan configuraciones electrónicas externas similares, quedan agrupados en columnas verticales llamadas familias o grupos. Podemos distinguir que en ella se encuentran ubicados también por clases de elementos, pesados, grupos o familias y bloques. CLASES DE ELEMENTOS Cuando los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas y químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además, existe un tercer conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición de sus propiedades ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides o semimetales. Metales. Los metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo metálico, conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la maleabilidad. En los metales del mismo periodo es mas reactivo el que tiene un número menor de electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al aluminio, que se encuentran en el periodo dos, el sodio es mas reactivo porque tiene un electrón de Valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un electrón que dos o más. Na 1s2,2s2,2p6,3s1 ----------------------> Capa externa 1 electrón de Valencia Al 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1 ----------------------> Capa externa 3 electrones de Valencia Como se observa en la tabla, casi el 80% de los elementos se clasifican como metales No metales. Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar su capa externa (capa de Valencia) con ocho y, así, lograr una configuración estable de gas noble. Son mas reactivos los de menor número atómico, porque en este caso la distancia entre el núcleo y los electrones de su ultima orbita es menor y, por lo tanto, la fuerza de atracción del núcleo hacia los electrones de otros elementos es mayor. Así, en el grupo de los halógenos el mas reactivo es el flúor, con numero atómico 9, y el menos reactivo es el yodo, con numero atómico 53; ya que aunque los dos tienen siete electro-nes en su capa de Valencia (ns2, np5), los del fluor son atraídos con mayor fuerza, por estar más cerca del núcleo (nivel 2), que los del yodo, que está en el nivel 5. Metaloides Los elementos boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te) y polonio (Po), que se encuentran abajo y arriba de la Iínea en escalera que divide a los metales de los no metales, se denominan metaloides porque sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por ejemplo, conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales. PERIODO En la tabla periodica, los elementos se encuentran ordenados en lineas horizontales . Son siete en total y hay cortos y largos. Cada periodo comienza con un metal activo y termina con un gas noble, haciendo el recorrido de izquierda a derecha . Cabe señalar que en un periodo el numero atomico aumenta en sentido del recorrido. SIMBOLO DE LOS ELEMENTOS Se llama elemento a la sustancia que no puede descomponer en otra mas sencilla por metodos quimicos . Cada elemento esta representado en la tabla periodiaca mediante un simbolo. Berzelius fue el primero en utilizar la simbología moderna, propuso que a todos los elementos se les diera un símbolo tomando la primera letra de su nombre. Cuando había dos o mas elementos cuyo nombre comenzaba la misma letra , se añadía una segunda letra del nombre , en otros casos se utilizaba la raíz latina del elemento. En la escritura de los símbolos la primera letra siempre es mayúscula y la segunda es minúscula. CONSTRUCCION DE TABLA PERIODICA CON BASE EN LA CONFIGURACION ELECTRONICA. Los elementos están ordenados en la tabla periódica conforme su número atómico y el tipo de subnivel en el que se encuentra colocado su ultimo electrón (electrón diferencial). Los números atómicos de los elementos conocidos hasta ahora solo permiten ocupar orbítales de los subniveles s, p, d, y f., debido a esto, la tabla periódica de los elementos se divide en cuatro bloques: bloque s, bloques p, bloques d y bloques f. Los elementos que forman los bloques s y p se llaman representativos, y conforme las familias de los subgrupos A. Los elementos de la familia IA y IIA tienen su electrón diferencial en el orbital de un subnivel s y de la familia IIIA , hasta VIIIA , en el subnivel p. El conjunto de los elementos con electrón diferencial situado en el subnivel d, forma los grupos o familias B y se denomina de transición. Los elementos del bloque f que forman la serie del actinio y lantano tienen sus electrón diferencial colocado en un orbital de subnivel f y reciben el nombre de tierras raras o de transicion interna. GRUPOS O FAMILIAS Son conjuntos de elementos que tienen propiedades químicas muy similares. Están colocados en 18 columnas verticales y se identifican con números romanos del I al VIII. Se encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de los grupos A, del IA al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los grupos B, elementos de transición. Nombres de las Familias o Grupos Representativos Grupo I Metales Alcalinos Grupo II Metales Alcalinotérreos Grupo III Familia del boro Grupo IV Familia del carbono Grupo V Familia del nitrógeno Grupo VI Familia del oxígeno o calcógenos Grupo VII Familia de los halógenos GrupoVIII Gases nobles o inertes Grupo IA Los elementos que pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos. Todos son suaves y brillantes (exceptuando al hidrogeno, que es un no metal muy reactivos con el aire y el agua; por ello, no se encuentran libres en la naturaleza y cuando se logran aislar, para evitar que reaccionen, se deben conservar sumergidos en ciertos líquidos, como por ejemplo aceites o éter de petróleo. Reaccionan con los elementos del grupo VIIA, formando compuestos iónicos. Su configuración electrónica exterior es (ns1); tienden a perder este electrón y a quedar con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más electropositivos. El francio, que es el último elemento de este grupo, es radiactivo. En la tabla periódica se coloca al hidrogeno en este grupo debido al único electrón que posee; es un elemento gaseoso y sus propiedades no son las mismas que las del resto de los metales alcalinos. Grupo IIA Estos elementos presentan ciertas propiedades similares a los metales alcalinos, pero son un poco menos reactivos y se les conoce como metales alcalinotérreos. Con el oxigeno del aire forman óxidos, y reaccionan con los elementos del grupo VIIA (halógenos) formando sales. Tienen completo su orbital s en su capa externa (ns2) y tienden a perder estos electrones tomando la configuración del gas noble que les antecede; por ello, su número de oxidación es de +2. La reactividad de estos metales aumenta al desplazarse de arriba hacia abajo en el grupo; por ejemplo, el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno formando óxidos solo a temperaturas elevadas, mientras que el calcio, el estroncio y el bario lo hacen a temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del grupo anterior, es un elemento radiactivo. Grupo IIIA Este grupo está formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio. El boro es un metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el más importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al combinarse con el oxigeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción posterior; por ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y materiales estructurales. La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np1). Estos elementos forman también compuestos moleculares, que son característicos de los no metales; esto se explica por la configuración electrónica que presentan y por su ubicación en la tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en la tabla periódica, el carácter metálico de los elementos representativos empieza a perderse gradualmente. Grupo IVA El carbono es un no metal y es el elemento que encabeza este grupo, al que también se le conoce como la familia del carbono; los dos elementos siguientes, el silicio y el germanio, son metaloides; estos tres primeros elementos forman compuestos de carácter covalente. El estaño y el plomo, elementos que finalizan este grupo, son metales. La configuración electrónica externa de los elementos de este grupo es (ns2np2). La tendencia que presentan en la disminución de sus puntos de fusión y ebullición, del silicio hasta el plomo, indica que el carácter metálico de los elementos de este grupo va en aumento. Sin duda, el mas importante de este grupo es el carbono, que da origen a todos los compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un elemento muy abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en la fabricación de quot;
chipsquot;
de microcomputadoras. El germanio, por ser un semiconductor de la corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de transistores; y los dos últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de los metales. Grupo VA Este grupo se conoce como familia del nitrógeno. Está compuesto por el nitrógeno y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son metaloides; y por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo presenta una variación muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus elementos. La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np3). El nitrógeno, que existe en forma de gas diatónica, es un no metal, importante como compuesto principal de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es vital para las plantas y los animales. El fósforo es un no metal sólido de importancia biológica que al reaccionar con el oxigeno del aire arde violentamente con desprendimiento de grandes cantidades de calor. Grupo VIA Forma la familia del oxigeno y está constituido por oxigeno, azufre y selenio, que son no metales; así como telurio y polonio, que son metaloides. La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np4). Tienen la tendencia a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar compuestos iónicos con muchos metales. Los elementos de este grupo reaccionan con los no metales de otros grupos, formando compuestos moleculares, especialmente el oxigeno, que se encuentra en el aire en forma de molécula diatónica (O2) y de ozono (O3). Además, es muy reactivo, ya que forma compuestos con casi todos los elementos. Es necesario para la combustión y esencial para la vida. Grupo VIIA Así como los metales alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos muestran gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no metales y existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los halógenos son elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es líquido y el yodo sólido. Sin embargo, el astatine es un elemento radiactivo y se conoce poco acerca de sus propiedades. La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np5) y tienden a ganar un electrón para completar su ultima capa. Por su alta reactividad no se encuentran en estado puro en la naturaleza; a los aniones que forman al ganar un electrón se les conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos iónicos con los metales alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares entre ellos o con los otros no metales. Grupo VIIIA o grupo cero En este grupo se encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Tienen su ultima capa electo6nica completa (ns2np6), excepto el helio, cuya única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su tendencia a combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula. Las energías de ionización de estos elementos están entre las más altas y no presentan tendencia a ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se les llamo gases inertes, pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad, se han logrado sintetizar algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como gases puros. El helio es el más ligero. Comparado con el aire, tiene la séptima parte de su peso; por lo tanto, tiene un poder de elevación considerable. Otro gas de este grupo, el argón, es un excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y soldadura de magnesio para evitar la oxidación. Grupos B A los elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se les conoce como elementos de transición; un elemento de transición es aquel que tiene parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran ubicados en los periodos 4, 5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a la serie de los lantánidos, y los del periodo 7, a la de los actínidos; a estas dos series se les conoce como metales de transición interna. METALES DE TRANSICION Los metales de transición se localizan en la parte central de la tabla periódica y se les identifica con facilidad mediante un número romano seguido de la letra quot;
bquot;
en muchas tablas. No hay que olvidar, sin embargo, que ciertas tablas periódicas emplean un sistema distinto de rótulos, en el que los primeros grupos de metales de transición están marcados como grupos quot;
aquot;
y los dos últimos grupos de metales de transición se identifican como grupos quot;
bquot;
. Otras tablas no emplean la designación de quot;
aquot;
o quot;
bquot;
. METALES DE TRANSICIÓN INTERNOS Las dos filas de la parte inferior de la tabla periódica se conocen como metales de transición internos. Localiza el lantano con el numero atómico 57. La serie de elementos que siguen al lantano (los elementos con número atómico del 58 al 71) se conocen como los lantánidos. Estos elementos tienen dos electrones externos en el subnivel 6s, más electrones adicionales en el subnivel 4f. De manera similar, la serie de elementos que siguen al actino (los elementos con número atómico del 90 al 103) se conocen como actínidos, que tienen dos electrones externos en el subnivel 7s, más electrones adicionales en el subnivel 5f. En el pasado, a los elementos de transición internos se les llamaba quot;
tierras rarasquot;
, pero esta no era una buena clasificación, pues la mayor parte no son tan raros como algunos otros elementos son, sin embargo muy difícil de separar. Bibliografía: 1.- Chang Raymond, QUíMICA, Edit. McGraw Hill, 7a. Edición, México 2002. pp. Propiedades atomicas y su variación periódica Propiedades atómicas y su variación periódica 2.2.1 Carga nuclear efectiva El concepto de carga nuclear efectiva es muy útil para analizar las propiedades de los átomos polielectrónicos. La carga nuclear efectiva esta dad por: Zef=Z-s Donde Z es la carga nuclear real y sigma se llama constante de apantallimiento. Una forma de mostrar el apantallamiento de los electrones es analizar el valor de la energía requerida para quitar un electrón de un átomo polielectrónico. Las mediciones muestran que se requieren 2373kJ de energía para mover el electrón restante de un mol de átomos de He y 5248 kJ de energía para remover el electrón restante de un mol de iones de He+. La razón por la cual se requiere menos energía en el primer paso es que la repulsión electrón- electrón el apantallamiento, provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada electrón. En el He+ hay presente un solo electrón, así es que no hay apantallamiento y el electrón siente el efecto total de la carga nuclear +2. Por consiguiente, se requiere de mucho más energía parea quitar el segundo electrón. 2.2.2 Tamaño atómico A lo largo de un periodo hay un crecimiento hay un decrecimiento pequeño aunque generalizado en el tamaño del radio atómico. Esto se debe al hecho de que a medida que avanzamos en el periodo, los elementos están en el mismo nivel de energía o a igual distancia del núcleo, pero al mismo tiempo la carga nuclear va aumentando de 1 en 1 en cada elemento. A pesar de esto, hay también un incremento en el número de electrones, cada electrón es atraído hacia el núcleo, por tanto a mayor carga nuclear mayor atracción de los electrones hacía el núcleo. Bajando en cualquier grupo en la tabla periódica se observa uin incremento más bien considerable en el tamaño atómico. Es este caso, a pesar de ocurrir un aumento en la carga nuclear, Hay también un nivel más de energía de electrones. Puesto que el tamaño del átomo depende del lugar en donde estén distribuidos los electrones sobre la parte externa del núcleo este incremento en el número de niveles de energía causa un incremento en el radio atómico. En la siguiente tabla se presentan los radios atómicos de algunos de los elementos representativos. 2.2.3 Energía de ionización Es la energía de requerida para mover un electrón de un átomo o un ion. La primera energía de ionización para un átomo en particular es por tanto la cantidad de energía requerida para remover un electrón de dicho átomo; la segunda energía de ionización es siempre mayor que la primera debido a que ha sido removido un electrón de un ion positivo y tercero es igualmente mayor que la segunda. En la siguiente tabla se puede observar que una vez adquirida la configuración de gas noble, como lo es el caso del Na+, Be2+ y Mg 2+ la próxima energía de ionización es muy alta. Esto explica por que una vez se ha obtenido la configuración de gas noble, no se puede remover más electrones del átomo por medio de una simple reacción química. 2.2.4 Afinidad electrónica La cantidad de energía librada cuando un átomo gana un electrón, se llama afinidad electrónica. En la tabla No.3 se muestran las afinidades de algunos elementos no metales. Puede verse a partir de esta tabla que al avanzar en un periodo, por ejemplo desde el nitrógeno hasta el flúor la afinidad electrónica se incrementa. Al igual que en el tamaño atómico ya la energía de ionización, esto se debe al hecho de que los electrones de valencia están en el mismo nivel de energía pero la carga nuclear es mayor. De esta forma, con los electrones de valencia cada vez más cerca del núcleo y con mayor carga nuclear, se libera mayor cantidad de energía cuando se agrega un electrón a la capa de valencia. Bajando en el grupo de no metales, como en el caso de los halógenos la afinidad electrónica disminuye. Esto se debe al hecho de que al bajar en el grupo, los electrones de valencia están más alejados del núcleo y por lo tanto no se libera tanta energía cuando una capa de valencia acepta un electrón. El flúor es una excepción ala regla general. Esto se debe al tamaño pequeño del átomo y contrario a lo que esperaríamos, a la poca tendencia a aceptar un electrón. EL tamaño pequeño del átomo causa mayor repulsión entre los electrones de valencia. 2.2.5 Número de oxidación Este es un valor positivo o negativo que no solamente describe la capacidad de combinación de un átomo sino que también da una indicación de cómo están ordenados los electrones en el compuesto. Existen una cuantas reglas generales para asignar o determinar el número de oxidación (estados): 1. El número de oxidación de un elemento en estado libre o no combinados es siempre cero. 2. La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos en la fórmula de un compuesto es igual a cero. 3. El número de oxidación de un ion es igual a la carga del ion. 4. La suma de los números de oxidación de los átomos en un ion poliatómico debe ser siempre igual a al carga del ion. 5. Algunos números de oxidación más comunes son: a) Los elementos del grupo 1 son siempre igual a 1+ b) Los elementos del grupo 2 son siempre 2+ c) El hidrógeno es generalmente 1+ excepto en los hidruros en donde es 1-. d) El oxigeno es usualmente 2-,excepto en los peróxidos como el H 2 O 2 Y Na 2 O 2?, donde es 1-(en superóxidos, como KO2, este es 1/2). e) Los elementos del grupo 17 son 1- cuando están formando compuestos binarios con otros más electropositivos. f) El azufre en compuestos binarios con elementos más electronegativos es 2-.- g) El nitrógeno en compuestos binarios con elementos más electropositivos es 3-. h) El Al(grupo 13) es 3+; el Zn (grupo 12) es 2+; la Ag(grupo 11) es 1+. i) El Sn y Pb son 2+ ó 4+, el Cu y el Hg son 1+ ó2+, el Fe es 2+ ó 3+.. j) Todos los otros metales similares a estos cinco últimos, tienen más de un estado de oxidación o se dice que tienen estado de oxidación variable. Estos cinco son los, más comunes y por tanto deben aprenderse. Variaciones periódicas en los estados de oxidación. En la predicción de variaciones periódicas de los estados de oxidación debemos considerar tres tipos de elementos diferentes; no metales, metales representativos y metales de transición. Los no metales generalmente tienen diferentes estados de oxidación con excepción del flúor. El estado de oxidación mínimo es igual al número del grupo menos ocho , como lo es 1- para los elementos del grupo 17(17–18), 2- para los no metales del 16(16–18) y así sucesivamente . El máximo estado de oxidación es igual al número de grupo. Los metales representativos en los grupos 1 y 11 y el aluminio, como lo hemos visto, solamente presentan un estado de oxidación. Para los metales siguientes a la serie de transición hay dos estados de oxidación posible para cada uno. Estos corresponden al caso donde los electrones p (electrones de los orbitales p) son utilizados o cuando se utilizan los electrones s y p. Por esta razón el estaño y el plomo con la configuración s2 y p2 pueden ser 2+ ó 4+. Los metales de transición presentan generalmente dos o más estados de oxidación posibles. Para la primera mitad de los elementos de transición generalmente hay varios estados de oxidación posibles. Esto es debido al hecho de que estos elementos tienen como electrones de valencia los electrones de los orbitales d. La siguiente tabla muestra una lista de los estados de oxidación posibles para los elementos de transición de la primera fila. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3 3, 4 2, 3 2, 3, 6 2, 3 2,3 2,3 2,3 1,2 2 4, 5 4, 6, 7 2.2.6 Electronegatividad La electronegatividad de un átomo se define como la tendencia general de un átomo para tener electrones hacia sí mismo en un compuesto. Esta es determina a partir de la electroafinidad y de la energía de ionización. Sin embargo, no es una medida de energía, pero sí una simple tendencia de los átomos para atraer electrones. Hay diferentes escalas de electronegatividad, pero la más común es la escala que realizó Linus Paulig. La siguiente tabla muestra una lista de las electronegatividades de los elementos según la escala de Linus Pauling. Se puede notar que hay un aumento en la electronegatividad a medida que avanzamos de izquierda a derecha en un periodo y una disminución a medida que bajamos en un grupo. Este concepto es muy útil para predecir el tipo de enlace, para la escritura de nombres y fórmulas de compuestos y para la polaridad de enlaces y moléculas. 2. 3 Impacto económico y ambiental de algunos elementos 2.3.1 Clasificación de los metales de acuerdo como se encuentran en la naturaleza. La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente forma de minerales. Un mineral es una sustancia natural con una composición química característica, que varía sólo dentro de ciertos límites. Un depósito mineral cuya concentración es adecuada para extraer un metal especifico, se conoce como mena. En la siguiente tabla se agrupan los principales tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los metales basados en sus minerales. Además de los minerales encontrados en la corteza terrestre, el agua de mar es una rica fuente de algunos iones metálicos. Carga nuclear efectiva Los electrones que se encuentran más cercanos al núcleo ejercen un efecto de apantallamiento de la carga positiva del núcleo; por esta causa, los electrones más externos son atraídos por el núcleo con una fuerza menor, la carga neta que afecta a un electrón se denomina carga nuclear efectiva o Z el. EN EL CAPITULO 7 SE ESTUDIO EL EFECTO PANTALLA QUE EJERCEN LOS ELECTRONES CERCANOS AL NUCLEO SOBRE LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES EXTERNOS EN LOS ATOMOS POLIELECTRONICOS. LA PRESENCIA DE ELECTRONES INTERNOS REDUCE LA ATRACCION ELECTROSTATICA ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO, QUE TIENEN CARGA POSITIVA, Y LOS ELECTRONES EXTERNOS. MAS AUN, LAS FUERZAS DE REPULSION ENTRE LOS ELECTRONES EN UN ATOMO POLIELECTRONICO COMPENSAN LA FUERZA DE ATRACCION QUE EJERCE EL NUCLEO. EL CONCEPTO DE CARGA NUCLEAR EFECTIVA PERMITE ENTENDER LOS EFECTOS DE PANTALLA EN LAS PROPIEDADES PERIODICAS. CONSIDERESE, POR EJEMPLO, EL ATOMO DEL HELIO CUYA CONFIGURACION ELECTRONICA FUNDAMENTAL ES 1S2. LOS DOS PROTONES DEL HELIO LE CONFIEREN AL NUCLEO UNA CARGA DE +2, PERO LA FUERZA TOTAL DE ATRACCION DE ESTA CARGA SOBRE LOS DOS ELECTRONES 1S ESTA PARCIALMENTE BALANCEADA POR LA REPULSION ENTRE LOS ELECTRONES. COMO CONSECUENCIA, SE DICE QUE CADA ELECTRON 1S ESTA APANTALLADO DEL NUCLEO POR EL OTRO ELECTRON. LA CARGA NUCLEAR EFECTIVA (Zefec), QUE ES LA CARGA QUE SE EJERCE SOBRE UN ELECTRON, ESTA DADA POR: Zefec = Z - DONDE Z ES LA CARGA NUCLEAR REAL (ES DECIR, EL NUMERO ATOMICO DEL ELEMENTO) Y (SIGMA) SE CONOCE COMO CONSTANTE DE APANTALLAMIENTO (TAMBIEN DENOMINADA CONSTANTE PANTALLA). LA CONSTANTE PANTALLA ES MAYOR QUE CERO PERO MENOR QUE Z. UNA FORMA DE MOSTRAR EL APANTALLAMIENTO DE LOS ELECTRONES ES CONSIDERAR LA ENERGIA NECESARIA PARA QUITAR LOS DOS ELECTRONES DEL ATOMO DE HELIO. LAS MEDICIONES MUESTRAN QUE SE REQUIERE UNA ENERGIA DE 2373 KJ PARA QUITAR EL PRIMER ELECTRON DE 1 MOL DE ATOMOS DE He, Y UNA ENERGIA DE 5251 KJ PARA QUITAR EL ELECTRON RESTANTE EN 1 MOL DE IONES DE He+. LA RAZON DE QUE SE NECESITE MUCHA ENERGIA PARA QUITAR EL SEGUNDO ELECTRON ES QUE CUANDO SOLO ESTA PRESENTE UN ELECTRON NO EXISTE EL EFECTO PANTALLA CONTRA LA CARGA NUCLEAR DE +2. PARA ATOMOS CON TRES O MAS ELECTRONES, LOS ELECTRONES DE UN DETERMINADO NIVEL ESTAN APANTALLADOS POR LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES INTERNOS (ES DECIR, LOS MAS CERCANOS AL NUCLEO) PERO NO POR LOS ELECTRONES DE LOS NIVELES EXTERNOS. ASÍ, EN UN ATOMO NEUTRO DE LITIO, CUYA CONFIGURACION ELECTRONICA ES 1S2 2S1, EL ELECTRON 2S ESTA APANTALLADO POR LOS DOS ELECTRONES 1S, PERO EL ELECTRON 2S NO TIENE NINGUN EFECTO PANTALLA SOBRE LOS ELECTRONES 1S. ADEMAS, LOS NIVELES INTERNOS LLENOS APANTALLAN MEJOR A LOS ELECTRONES EXTERNOS QUE LO QUE LOS ELECTRONES DEL MISMO SUBNIVEL SE APANTALLAN ENTRE SI. EL EFECTO DE PANTALLA EN ATOMOS POLIELECTRONICOS ¿POR QUÉ RAZON EN LOS EXPERIMENTOS SE ENCUENTRA QUE EL ORBITAL 2S SE UBICA UN NIVEL DE ENERGIA MENOR QUE EL DEL ORBITAL 2P EN UN ATOMO POLIELECTRONICO? AL COMPARAR LAS CONFIGURACIONES ELECTRONICAS 1S2 2S1 Y 1S22P1, SE OBSERVA QUE EN AMBOS CASOS EL ORBITAL 1S ESTA LLENO CON DOS ELECTRONES. COMO LOS ORBITALES 2S Y 2P SON MAYORES QUE EL ORBITAL 1S, UN ELECTRON EN CUALQUIERA DE ESTOS ORBITALES PASARA (EN PROMEDIO) MAS TIEMPO LEJOS DEL NUCLEO QUE UN ELECTRON EN EL ORBITAL 1S. ENTONCES, SE PUEDE DECIR QUE UN ELECTRON 2S O 2P ESTARA PARCIALMENTE “APANTALLADO” DE LA ATRACCION DEL NUCLEO POR LOS ELECTRONES 1S. LA CONSECUENCIA IMPORTANTE DEL EFECTO DE PANTALLA ES QUE REDUCE LA ATRACCION ELECTROSTATICA ENTRE LOS PROTONES DEL NUCLEO Y ELECTRON DEL ORBITAL 2S O 2P. LA FORMA EN QUE VARIA LA DENSIDAD ELECTRONICA A MEDIDA QUE SE ALEJA DEL NUCLEO DEPENDE DEL TIPO DE ORBITAL. LA DENSIDAD CERCA DEL NUCLEO DEL ELECTRON 2S ES MAYOR QUE LA DEL 2P. EN OTRAS PALABRAS, UN ELECTRON 2S PASA MAS TIEMPO (EN PROMEDIO) CERCA DEL NUCLEO QUE UN ELECTRON 2P. POR ESTA RAZON, SE DICE QUE EL ORBITAL 2S ES MAS “PENETRANTE” QUE EL 2P Y SUFRE MENOR APANTALLAMIENTO POR LOS ELECTRONES 1S. DE HECHO, PARA EL MISMO NUMERO CUANTICO PRINCIPAL n, EL PODER DE PENETRACION DISMINUYE A MEDIDA QUE AUMENTA EL NUMERO CUANTICO DEL MOMENTO ANGULAR L, O S > P > D > F > . . . DADO QUE LA ESTABILIDAD DE UN ELECTRON ESTA DETERMINADA POR LA FUERZA DE ATRACCION DEL NUCLEO, SE INFIERE QUE UN ELECTRON 2S TENDRA MENOR ENERGIA QUE UN ELECTRON 2P. DICHO DE OTRO MODO, PARA QUITAR UN ELECTRON 2P SE NECESITA MEOR ENERGIA QUE PARA UN ELECTRON 2S POR QUE EL ELECTRON 2P NO ES ATRAIDO CON TANTA FUERZA POR EL NUCLEO. EL ATOMO DE HIDROGENO SOLO TIENE UN ELECTRON, POR LO QUE NO PRESENTA DICHO EFECTO DE PANTALLA. PARA CONTINUAR CON EL ANALISIS DE LOS ATOMOS DE LOS PRIMEROS DIEZ ELEMENTOS, LA CONFIGURACION ELECTRONICA DEL BERILIO (Z = 4) EN EL ESTADO FUNDAMENTAL ES 1S2 2S2, O Be LOS ATOMOS DE BERILIO SON DIAMAGNETICOS, COMO ERA DE ESPERARSE. LA CONFIGURACION ELECTRONICA DEL BORO (Z = 5) ES 1S2 2S2 2P1, O B OBSERVE QUE EL ELECTRON NO APAREADO PUEDE ESTAR EN EL ORBITAL 2PX, 2PY O 2PZ. LA ELECCION ES COMPLETAMENTE ARBITRARIA PORQUE LOS ORBITALES P TIENEN ENERGIAS EQUIVALENTES. COMO SE MUESTRA EN EL DIAGRAMA, LOS ATOMOS DE BORO SON PARAMAGNETICOS. Radio iónico El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo, sino al ion. Se suele medir en picómetros (1 pm=10-12m) o Angstroms (1 Å=10-10 m). Éste va aumentando en la tabla de derecha a izquierda por los periodos y de arriba hacia abajo por los grupos. En el caso de los cationes, la ausencia de uno o varios electrones disminuye la fuerza eléctrica de repulsión mutua entre los electrones restantes, provocando el acercamiento de los mismos entre sí y al núcleo positivo del átomo del que resulta un radio iónico menor que el atómico. En el caso de los aniones, el fenómeno es el contrario, el exceso de carga eléctrica negativa obliga a los electrones a alejarse unos de otros para restablecer el equilibrio de fuerzas eléctricas, de modo que el radio iónico es mayor que el atómico. Radio covalente En química, se denomina radio covalente a la mitad de la distancia entre dos átomos iguales que forman un enlace covalente. Normalmente se expresa en picómetros (pm) o ángstroms (Å), donde 1 Å = 100 pm. La suma de dos radios covalentes debería ser la longitud del enlace covalente entre los dos átomos. Sin embargo, esta relación no se cumple de forma exacta ya que el tamaño de un átomo no es constante. Este depende del entorno químico donde se encuentre. Generalmente la longitud del enlace covalente tiende a ser menor que lo que la suma de radios covalentes. En consecuencia, los valores tabulados de radios covalentes que se encuentran en la bibliografía son valores idealizados o promediados Radio atómico Para otros usos de este término, véase Radio. El radio atómico identifica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo de un átomo. Por medio del radio atómico es posible determinar el tamaño del átomo. Dependiendo del tipo de elemento, existen diferentes técnicas para su determinación como la difracción de neutrones, de electrones o de rayos X. En cualquier caso no es una propiedad fácil de medir ya que depende, entre otras cosas, de la especie química en la que se encuentre el elemento en cuestión. Ademas :) En un grupo cualquiera, el radio atómico aumenta desde arriba hacia abajo debido al aumento en el nº de niveles de E. Al ser mayor el nivel de energía, el radio atómico es mayor. En los períodos, el radio atómico disminuye al aumentar el número atómico (Z), hacia la derecha, debido a la atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones de los orbitales más externos, disminuyendo así la distancia núcleo-electrón. El radio atómico puede ser covalente o metálico. La distancia entre núcleos de átomos quot;
vecinosquot;
en unas moléculas es la suma de sus radios covalentes, mientras que el radio metálico es la mitad de la distancia entre núcleos de átomos quot;
vecinosquot;
en cristales metálicos. Usualmente, cuando se habla de radio atómico, se refiere a radio covalente. Energía de ionización De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en su estado fundamental y en fase gaseosa.[1] La reacción puede expresarse de la siguiente forma: Siendo A(g) los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico; EI, la energía de ionización y un electrón. Esta energía corresponde a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear. El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, Julios o en kilo Julios por mol (kJ/mol). 1 eV = 1,6 × 10-19 C × 1 V = 1,6 × 10-19 J En los elementos de una misma familia o grupo, el potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo. Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio y el nitrógeno se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s2 y s2 p3,respectivamente. La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar los electrones. Potencial de ionización El Potencial de ionización (P&) es la energía mínima requerida para separar un electrón de un átomo o molécula especifica a una distancia tal que no exista interacción electrostática entre el ion y el electrón.[2] Inicialmente se definía como el potencial mínimo necesario para que un electrón saliese de un átomo que queda ionizado. El potencial de ionización se medía en voltios. En la actualidad, sin embargo, se mide en electrón-voltios (aunque no es una unidad del SI) o en julios por mol. El sinónimo energía de ionización (El) se utiliza con frecuencia. La energía para separar el electrón unido más débilmente al átomo es el primer potencial de ionización; sin embargo, hay alguna ambigüedad en la terminología. Así, en química, el segundo potencial de ionización del litio es la energía del proceso. En física, el segundo potencial de ionización es la energía requerida para separar un electrón del nivel siguiente al nivel de energía más alto del átomo neutro o molécula, p. [editar] Métodos para determinar la energía de ionización La forma más directa es mediante la aplicación de la espectroscopía atómica. [editar] Tendencias periódicas de la energía de ionización Lo más destacado de las propiedades periódicas de los elementos se observa en el incremento de las energías de ionización cuando barremos la T.P.de izquierda a derecha, lo que se traduce en un incremento asociado de la electronegatividad, contracción del tamaño atómico y aumento del número de electrones de la capa de valencia.La causa de esto es que la carga nuclear efectiva se incrementa a lo largo de un periodo, generando, cada vez, más altas energías de ionización.Existen discontinuidades en esta variación gradual tanto en las tendencias horizontales como en las verticales, que se pueden razonar en función de las especificidades de las configuraciones electrónicas.Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la primera E.I. que se infieren por el bloque y puesto del elemento en la T.P.: Los elementos alcalinos,grupo1,son los que tienen menor energía de ionización en relación a los restantes de sus periodos.Ello es por sus configuraciones electrónicas más externas ns1, que facilitan la eliminación de ese electrón poco atraido por el núcleo,ya que las capas electrónicas inferiores a n ejercen su efecto pantalla entre el núcleo y el electrón considerado. En los elementos alcalinotérreos,grupo2,convergen dos aspectos carga nuclear efectiva mayor y configuración externa ns2de gran fortaleza cuántica, por lo que tienen mayores energías de ionización que sus antecesores. Evidentemente, los elementos del grupo 18 de la T.P.,los gases nobles, son los que exhiben las mayores energías por sus configuraciones electrónicas de alta simetría cuántica. Los elementos del grupo 17, los halógenos, siguen en comportamiento a los del grupo 18,porque tienen alta tendencia a captar electrones por su carga nuclear efectiva,en vez de cederlos, alcanzando así la estabilidad de los gases nobles. Afinidad electrónica La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía involucrada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un ion mononegativo: . Dado que se trata de energía liberada, pues normalmente al insertar un electrón en un átomo predomina la fuerza atractiva del núcleo, tiene signo negativo. En los casos en los que la energía sea absorbida, cuando ganan las fuerzas de repulsión, tendrán signo positivo; AE se expresa comúnmente en el Sistema Internacional de Unidades, en kJmol-1. También podemos recurrir al proceso contrario para determinar la primera afinidad electrónica, ya que sería la energía consumida en arrancar un electrón a la especie aniónica mononegativa en estado gaseoso de un determinado elemento; evidentemente la entalpía correspondiente AE tiene signo negativo, salvo para los gases nobles y metales alcalinotérreos. Este proceso equivale al de la energía de ionización de un átomo, por lo que la AE sería por este formalismo la energía de ionización de orden cero. Esta propiedad nos sirve para prever que elementos generaran con facilidad especies aniónicas estables, aunque no hay que relegar otros factores: tipo de contraión, estado sólido, ligando-disolución, etc.... I.- NÚMERO DE OXIDACIÓN Se denomina número de oxidación a la carga que se le asigna a un átomo cuando los electrones de enlace se distribuyen según ciertas reglas un tanto arbitrarias. Las reglas son:  Los electrones compartidos por átomos de idéntica electronegatividad se distribuyen en forma equitativa entre ellos.  Los electrones compartidos por átomos de diferente electronegatividad se le asignan al más electronegativo. Luego de esta distribución se compara el número de electrones con que ha quedado cada átomo con el número que posee el átomo neutro, y ése es el número de oxidación. Éste se escribe, en general, en la parte superior del símbolo atómico y lleva el signo escrito. Por ejemplo: Vamos a determinar el número de oxidación del Cl en Cl2 y en HCl. Los dos electrones de enlace se reparten uno para cada átomo, ya que por tratarse de átomos del mismo elemento, obviamente tendrán igual valor de electronegatividad. Cada átomo de Cl queda ahora con 7 electrones de valencia, que son los mismo que tiene el átomo neutro, lo que determina que su número de oxidación sea 0. Los dos electrones de enlace se le asignan al Cl por ser el átomo de mayor electronegatividad, quedando así, con 8 electrones de valencia, uno más que los del átomo neutro, por lo que su número de oxidación es –1. El H ha quedado sin su único electrón, y su número de oxidación es +1. De las dos reglas anteriores surge una serie de reglas prácticas que permiten asignar números de oxidación sin necesidad de representar las estructuras de Lewis, las cuales a veces pueden ser complejas o desconocidas. I.- NÚMERO DE OXIDACIÓN Se denomina número de oxidación a la carga que se le asigna a un átomo cuando los electrones de enlace se distribuyen según ciertas reglas un tanto arbitrarias. Las reglas son:  Los electrones compartidos por átomos de idéntica electronegatividad se distribuyen en forma equitativa entre ellos.  Los electrones compartidos por átomos de diferente electronegatividad se le asignan al más electronegativo. Luego de esta distribución se compara el número de electrones con que ha quedado cada átomo con el número que posee el átomo neutro, y ése es el número de oxidación. Éste se escribe, en general, en la parte superior del símbolo atómico y lleva el signo escrito. Por ejemplo: Vamos a determinar el número de oxidación del Cl en Cl2 y en HCl. Los dos electrones de enlace se reparten uno para cada átomo, ya que por tratarse de átomos del mismo elemento, obviamente tendrán igual valor de electronegatividad. Cada átomo de Cl queda ahora con 7 electrones de valencia, que son los mismo que tiene el átomo neutro, lo que determina que su número de oxidación sea 0. Los dos electrones de enlace se le asignan al Cl por ser el átomo de mayor electronegatividad, quedando así, con 8 electrones de valencia, uno más que los del átomo neutro, por lo que su número de oxidación es –1. El H ha quedado sin su único electrón, y su número de oxidación es +1. De las dos reglas anteriores surge una serie de reglas prácticas que permiten asignar números de oxidación sin necesidad de representar las estructuras de Lewis, las cuales a veces pueden ser complejas o desconocidas. Electronegatividad De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda La electronegatividad, (abreviación EN, símbolo χ (letra griega chi)) es una propiedad química que mide la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer hacia él los electrones, o densidad electrónica, cuando forma un enlace covalente en una molécula.[1] También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros, tanto en una especie molecular como en un compuesto no molecular. La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes, su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia.[2] La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares. Se han propuesto distintos métodos para su determinación y aunque hay pequeñas diferencias entre los resultados obtenidos todos los métodos muestran la misma tendencia periódica entre los elementos. El procedimiento de cálculo más común es el inicialmente propuesto por Pauling. El resultado obtenido mediante este procedimiento es un número adimensional que se incluye dentro de la escala de Pauling. Escala que varía entre 0,7 para el elemento menos electronegativo y 4,0 para el mayor. Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica, pues se refiere a un átomo dentro de una molécula[3] y, por tanto, puede variar ligeramente cuando varía el quot;
entornoquot;
[4] de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad electrónica o electroafinidad. Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad. Aplicacion Impacto Economico Ambiental De Algunos Elementos Principio del formulario Final del formulario Clasificación de los metales de acuerdo a como se encuentran en la naturaleza: Metales, grupo de elementos químicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades físicas: estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores eléctricos y térmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Metales y no metales se encuentran separados en el sistema periódico por una línea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal —boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio, polonio y astato— tienen propiedades tanto metálicas como no metálicas. Los elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas. El número de elementos que existen en la naturaleza es de 92 pero pueden añadirse algunos elementos obtenidos artificialmente. Elemento Un elemento es una sustancia constituida por átomos con el mismo número atómico. Algunos elementos comunes son oxígeno, nitrógeno, hierro, cobre, oro, plata, hidrógeno, cloro y uranio. Aproximadamente el 75% de los elementos son metales y los otros son no metales. La mayor parte de los elementos son sólidos a temperatura ambiente, dos de ellos (mercurio y bromo) son líquidos y el resto son gases. Pocos elementos se encuentran en la naturaleza en estado libre (no combinados), entre ellos el oxígeno, nitrógeno; los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón); azufre, cobre plata y oro. Los más de los elementos se encuentran en la naturaleza combinados con otros elementos formando compuestos. Los elementos están clasificados en familias o grupos en la tabla periódica. También se clasifican en metales y no metales. Un elemento metálico es aquel cuyos átomos forman iones positivos en solución, y uno no metálico aquel que forma iones negativos en solución. Los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero no necesariamente el mismo peso atómico. Los átomos con el mismo número atómico, pero diferentes pesos, se llaman isótopos. Todos los elementos tienen isótopos, aunque en ciertos casos sólo se conocen los isótopos sintéticos. Muchos de los isótopos de los diferentes elementos son inestables, o radiactivos, y por ende se desintegran para forma átomos estables, del mismo elemento o de algún otro. Se cree que los elementos químicos son resultado de la síntesis por procesos de fusión a muy altas temperaturas (en el orden de los 100 000 000ºC o 180 000 000ºF y superiores). La fusión de las partículas nucleares simples (protones y neutrones) lleva primero a núcleos atómicos como el helio y luego a los núcleos más pesados y complejos de los elementos ligeros (litio, boro, berilio y así sucesivamente). Los átomos de helio bombardean a los átomos de elementos ligeros y producen neutrones. Los neutrones son capturados por los núcleos de los elementos y producen otros más pesados. Estos dos procesos -fusión de protones y captura de neutrones- son los procesos principales con que se forman los elementos químicos. Se han sintetizado varios elementos presentes solamente en trazas o ausentes en la naturaleza. Son el tecnecio, prometió, astatinio, francio y todos los elementos con números atómicos superiores a 92. Abundancia cósmica. La abundancia de los elementos en las rocas de la Tierra, la Tierra en general, los meteoritos, el sistema solar, las galaxias o todo el universo, corresponde al promedio de las cantidades relativas de los elementos químicos presentes o, en otras palabreas, ala composición química promedio. La abundancia de los elementos está dada por el número de átomos de un elemento de referencia. El silicio comúnmente se toma como el elemento de referencia en el estudio de la composición de la Tierra y los meteoritos, y los datos están dados en átomos por 106 átomos de silicio. Los resultados de las determinaciones astronómicas de la composición del Sol y las estrellas con frecuencia se expresan en átomos por 1010 átomos de hidrógeno. Los análisis químicos ordinarios, entre ellos las técnicas avanzadas para estudios de trazas de elementos (tales como activación neutrónica o dilución isotópica), sirven para determinar la composición de rocas y meteoritos. La composición del Sol y las estrellas puede obtenerse de análisis espectroscópicos cuantitativos. Los elementos más abundantes en la superficie de la Tierra son oxígeno, silicio, magnesio, calcio, aluminio, así como el hierro. En el universo, el hidrógeno y el helio constituyen más del 95% de la materia total. La composición isotópica de los elementos es casi la misma en todo el material terrestre y en los meteoritos. La abundancia nuclear de los isótopos se puede calcular de la composición isotópica de un elemento y de su abundancia cósmica. Los valores de abundancia nuclear muestran una clara correlación con ciertas propiedades nucleares, y puede suponerse que son una buena aproximación de la distribución del rendimiento original del proceso termonuclear que provocó la formación de los elementos. Los valores empíricos de abundancia pueden así servir de base para consideraciones teóricas acerca del origen de la materia y del universo y han conducido a la siguiente conclusión: no existe un mecanismo único y simple por el cual puedan haberse formado los elementos, con su composición isotópica observada. La materia del cosmos parece ser una mezcla de material formado en diferentes condiciones y tipos de procesos nucleares. Distribución geoquímica. La distribución de los elementos químicos en las principales zonas de la Tierra (corteza, manto, núcleo) depende de la historia remota y de la evolución subsecuente tanto de la Tierra como del sistema solar. Dado que estos eventos ocurrieron hace largo tiempo y no hay evidencia directa de lo que en realidad sucedió, hay mucha especulación en la explicación actual de la distribución de los elementos en las principales zonas de la Tierra. Antes de que evolucionara el sistema proto-solar para formar el Sol y los planetas probablemente fue una gran nube de gas, polvo y alguna otra materia en forma de lente y girando. El interior de esta nube, contraída y calentada en un inicio por atracción gravitacional, elevó su temperatura y presión lo suficiente para iniciar las reacciones nucleares, generando luz y calor. La materia en los remolinos dentro de las zonas periféricas de la nube, con el tiempo coalesció y formó los planetas individuales. Porciones de elementos ligeros más volátiles (como N, C, O e H) escaparon del interior más caliente del sistema y fueron enriquecidos en los grandes planetas externos menos densos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Los elementos más pesados, menos volátiles (como Ca, Na, Ng, Al, Si, K, Fe, Ni y S), tendieron a permanecer cerca del centro del sistema y fueron enriquecidos en los pequeños planetas internos más densos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte). Se piensa que el crecimiento de la Tierra fue de una nube cuya composición era muy parecida a la del tipo de los meteoritos rugosos conocidos como contritas. La proto-Tierra fue probablemente homogénea, esferoide, sin zonas delimitadas, de composición aproximadamente condrítica. Según la hipótesis de una Tierra sin zonas bien delimitadas y el modelo condrítico, la aleación Ni-Fe formó el núcleo, y las fases remanentes formaron el manto. En una época muy remota de su historia (hace 4–5 x 109 años) es probable que tuviera principalmente forma sólida. La mayoría de los estudiosos de la Tierra suponen que un calentamiento posterior, debido a la contracción adiabática y decaimiento radiactivo, originó un extenso fenómeno de fusión, la aleación Ni-Fe, su fundió inicialmente; por su mayor densidad, la aleación se mantuvo en su posición y formó el núcleo. Este evento se conoce como la catástrofe del hierro. Al continuar la fusión habría creado tres líquidos inmiscibles; silicatos, sulfuros y aleaciones. Los silicatos, sulfuros y otros compuestos remanentes podrían haber formado el manto que rodea el núcleo. La nueva capa oceánica, compuesta principalmente de rocas basálticas, daría lugar a los arrecifes de alta mar (centros de difusión) por medio de una fusión parcial del manto. En relación con el manto, la corteza basáltica está enriquecida en Si, Al, Ca, Na, K y un gran número de elementos iónicos litó filos; pero es pobre en Mg, Fe y ciertos metales de transición (del grupo VIII en particular). El proceso de fusión parcial de la parte superior del manto y la ascensión del magma formaron una nueva corteza, y puede ser el mecanismo dominante para la concentración de los elementos que enriquecieron la capa de la corteza a expensas del manto. La fusión parcial también ocurrió dentro de la corteza continental, provocando a la formación y ascenso de magmas comparativamente ricos en elementos del manto, y pobre en relación con los elementos de las rocas de las que provienen los magmas. Éstos tienden a moverse hacia arriba con el tiempo, solidificándose en ocasiones y formando parte de la corteza continental con diversas zonas, una superior, teniendo una composición granítica, y una inferior (sima), de composición desconocida, probablemente parecida a la del basalto. La corteza granítica superior es aún más abundante en elementos de la corteza. Modificaciones posteriores de la corteza continental superior pueden ocurrir a través de procesos como la sedimentación climática, el metamorfismo y la diferenciación ígnea. Elementos actínidos. Serie de elementos que comienza con el actinio (número atómico 89) y que incluye el torio, protactinio, uranio y los elementos transuránicos hasta el laurencio (número atómico 103). Estos elementos tienen gran parecido químico con los lantánidos, o tierras raras, elementos de números atómicos 57 a 71. Sus números atómicos, nombres y símbolos químicos son: 89, actinio (Ac), el elemento prototipo, algunas veces no se incluye como un miembro real de la serie; 90, torio (Th); 91, protactinio (Pa); 92, uranio (U); 93, neptunio (Np); 94, plutonio (Pu); 95, americio (Am); 96, curio (Cm); 97, berkelio (Bk); 98, californio (Cf); 99, einstenio (Es); 100, fermio (Fm); 101, mendelevio (Md); 102, nobelio (No); 103, laurencio (Lr). A excepción del torio y el uranio, los actínidos no están presentes en la naturaleza en cantidades apreciables. Los elementos transuránicos se descubrieron e investigaron como resultado de sus síntesis en reacciones nucleares. Todos son radiactivos, y con excepción del torio y el uranio, incluso en pequeñas cantidades, deben manejarse con precauciones especiales. La mayor parte de los actínidos tienen lo siguiente en común: cationes trivalentes que forman iones complejos y orgánicos; los sulfatos, nitratos, halogenuros, percloratos y sulfuros correspondientes son solubles, mientras que los fluoruros y oxalatos son insolubles en ácidos. Elementos métalo ácidos.. Los Los elementos químicos con los siguientes números atómicos y nombres: 23, vanadio, V; 41, niobio, Nb; 73, tántalo, Ta; 24, cromo, Cr; 42, molibdeno, Mo; 74, tungsteno, W; 25, manganeso, Mn; 43, tecnecio, Tc y 75, renio, Re. Estos elementos son un subgrupo integrante de los grupos V, VI y VII de la tabla periódica, respectivamente. En estado elemental todos son metales de alta densidad, alto punto de fusión y baja volatilidad. La clasificación como elementos métalo ácidos se refiere al hecho de que sus óxidos reaccionan con el agua para producir soluciones ligeramente ácidas, en contraste con el comportamiento más usual de los óxidos de otros metales que dan soluciones básicas. Elementos nativos. Elementos que aparecen en la naturaleza sin combinarse con otros. Además de los gases libres de la atmósfera, existen alrededor de 20 elementos que se encuentran bajo la forma de minerales en estado nativo. Éstos se dividen en metales, semi-metales y no metales. El oro, la plata, el cobre y el platino son los más importantes entre los metales, y cada uno de ellos se ha encontrado en ciertas localidades en forma lo suficientemente abundante para que se exploten como si fueran minas. Otros metales menos comunes son los del grupo del platino, plomo, mercurio, tantalio, estaño y zinc. El hierro nativo se encuentra, en escasas cantidades, lo mismo como hierro terrestre que como procedente de meteoritos. Los semi-metales nativos pueden dividirse en: 1) el grupo del arsénico, que incluye al arsénico, antimonio y bismuto, y 2) el grupo del telurio, que incluye el telurio y el selenio. Los no metales nativos son el azufre y el carbón en sus formas de grafito y diamante. El azufre nativo es la fuente industrial principal de este elemento. Elementos de tierras raras. Al grupo de 17 elementos químicos, con números atómicos 21, 39 y 57–71, se le conoce con el nombre de tierras raras; el nombre lantánidos se reserva para los elementos del 58 a 71. El nombre de tierras raras es inapropiado, porque no son ni raras ni tierras. La mayor parte de las primeras aplicaciones de las tierras raras aprovecharon sus propiedades comunes, utilizándose principalmente en las industrias del vidrio, cerámica, de alumbrado y metalurgia. Hoy, estas aplicaciones se sirven de una cantidad muy considerable de la mezcla de tierras raras tal como se obtienen del mineral, aunque algunas veces esta mezcla se complementa con la adición de cerio o se eliminan algunas de sus fracciones de lantano o cerio. Estos elementos presentan espectros muy complejos, y los óxidos mezclados, cuando se calientan, dan una luz blanca intensa parecida a la luz solar, propiedad que encuentra su aplicación en arcos con núcleo de carbón, como los que se emplean en la industria del cine. Los metales de las tierras raras tienen gran afinidad por los elementos no metálicos; por ejemplo, hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo y halogenuros. Cantidades considerables de las mezclas de metales raros se reducen a metales, como el “misch metal”, y estas aleaciones se utilizan en la industria metalúrgica. Las aleaciones de cerio y las mezclas de tierras raras se emplean en la manufactura de piedras de encendedor. Las tierras raras se utilizan también en la industria del petróleo como catalizador. Granates de itrio y aluminio (YAG) se emplean en el comercio de joyería como diamantes artificiales. Aunque las tierras raras están ampliamente distribuidas en la naturaleza, por lo general se encuentran en concentración baja, y sólo existen en alta concentración en las mezclas de cierto número de minerales. La abundancia relativa de las diferentes tierras raras en algunas rocas, formaciones geológicas, astrofísicos y cosmólogos. Los elementos de las tierras raras son metales que poseen propiedades individuales particulares. Muchas de las propiedades de los metales de las tierras raras y de las mezclas indican que son muy sensibles a la temperatura y la presión. También son diferentes cuando consideramos las medidas entre los ejes cristalinos de los metales; por ejemplo, la conductividad eléctrica, la constante de elasticidad, etc. Las tierras raras forman sales orgánicas con ciertos compuestos quelato-orgánicos. Esto quelatos, que han reemplazado parte del agua alrededor de los iones, aumenta las diferencias en las propiedades entre cada elemento de las tierras raras, lo que se ha aprovechado en los métodos modernos de separación por intercambio iónico. Elementos de transición.. En términos amplios, son los elementos con número atómico del 21–31, 39–49 y 71–81. En la clasificación más estricta de los elementos de transición, preferida por muchos químicos, incluyen sólo los elementos de número atómico 22–28, 40–46 y 72 al 78. Todos los elementos de esta clasificación tienen uno o más electrones en la subcapa parcialmente llena y tienen, por lo menos, un estado de oxidación bien conocido. Todos los elementos de transición son metales y, en general, se caracterizan por sus elevadas densidades, altos puntos de fusión y bajas presiones de vapor. En el mismo subgrupo, estas propiedades tienden a aumentar con el incremento del peso atómico. La facilidad para forma enlaces metálicos se demuestra por la existencia de una gran variedad de aleaciones entre diferentes metales de transición. Los elementos de transición incluyen la mayor parte de los metales de mayor importancia económica, como el hierro, níquel y zinc, que son relativamente abundantes por una parte, y, por otra, los metales para acuñación, cobre, plata y oro. También se incluyen elementos raros y poco conocidos, como el renio y el tecnecio, el cual no se encuentra en la Tierra en forma natural, aunque sí en pequeñas cantidades como producto de fisión nuclear. En sus compuestos, los elementos de transición tienden a exhibir valencias múltiples; la valencia máxima tiende a incrementarse de 3+ en la serie (Sc, Y, Lu) a 8+ en el quinto miembro (Mn, Re). Una de las características más importantes de los elementos de transición es la facilidad con que forman iones complejos y estables. Las características que contribuyen a esta capacidad son la elevada relación carga-radio y la disponibilidad de sus orbitales d parcialmente llenos, los cuales pueden ser utilizados para forma enlaces. La mayor parte de los iones y compuesto de los metales de transición son coloridos, y muchos de ellos paramagnéticos. Tanto el color como el paramagnetismo se relacionan con la presencia de electrones desapareados en la subcapa d. Por su capacidad para aceptar electrones en los orbitales d desocupados, los elementos de transición y sus compuestos exhiben con frecuencia propiedades catalíticas. Por lo general, las propiedades de los elementos de transición son intermedias entre los llamados elementos representativos, en que las subcapas están completamente ocupadas por electrones (elementos alcalinos; halógenos), y los interiores o elementos de transición f, en que los orbitales de las subcapas desempeñan un papel mucho menos importante en las propiedades químicas. Elementos transuránicos. Elementos sintéticos con números atómicos superiores al del uranio (número atómico 92). Son miembros de los actínidos, desde el neptunio (número atómico 93) hasta el laurencio (número atómico 103) y los elementos transactínidos (con números atómicos superiores a 103). El concepto de peso atómico en el sentido que se da a los elementos naturales no es aplicable a los elementos transuránicos, ya que la composición isotópica de cualquier muestra depende de su fuente. En la mayor parte de los casos el empleo de número de masa del isótopo de mayor vida media en combinación con una evaluación de su disponibilidad ha sido adecuado. Buenas elecciones en el momento actual son: neptunio, 237; plutonio, 242; americio, 243; curio, 248; berkelio, 249; californio, 250; einstenio, 254; fermio, 257; mendelevio, 258; nobelio, 259; laurencio, 260; rutherfordio (elemento 104), 261; hafnio (elemento 105), 262 y elemento 106, 263. Los actínidos son químicamente similares y tienen gran semejanza química con los lantánidos o tierras raras (números atómicos 51–71). Los transactínidos, con números atómicos 104–118, deben ser colocados en una tabla periódica ampliada debajo del periodo de elementos comenzando con el hafnio, número atómico 72, y terminando con el radón, número atómico 86. Esta disposición permite predecir las propiedades químicas de estos elementos y sugiere que tendrán una analogía química, elemento por elemento, con los que aparecen inmediatamente arriba de ellos en la tabla periódica. Los transuránicos, incluyendo hasta al fermio (número atómico 100), se producen en grandes cantidades por medio de la captura sucesiva de electrones en los reactores nucleares. El rendimiento disminuye con el incremento del número atómico y el más pesado que se produce en cantidades apreciables es el einstenio (número 99). Muchos otros isótopos se obtienen por bombardeo de isótopos blanco pesados con proyectiles atómicos cargados en aceleradores; más allá del fermio todos los elementos se obtienen por bombardeo de iones pesados. Se predice que los transactínidos que siguen al elemento 106 tendrán una vida media muy corta, pero consideraciones teóricas sugieren una estabilidad nuclear mayor, si se comparan con los elementos precedentes y sucesivos, para una gama de elementos situados alrededor de los números atómicos 110, 115 o 120 a causa de la estabilidad predicha por derivarse de capas nucleares cerradas. ((((((ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONOMICA)))))) Combustibles y carburantes. Los combustibles son cuerpos capaces de combinarse con él oxigeno con desprendimiento de calor. Los productos de la combustión son generalmente gaseosos. Por razones prácticas, la combustión no debe ser ni muy rápida ni demasiado lenta. Puede hacerse una distinción entre los combustibles quemados en los hogares y los carburantes utilizados en los motores de explosión; aunque todos los carburantes pueden ser empleados como combustibles, no ocurre lo mismo a la viceversa. Clasificación y utilización de los combustibles: Los distintos combustibles y carburantes utilizados pueden ser: sólidos, líquidos o gaseosos. Combustibles sólidos. Carbones naturales: Los carbones naturales proceden de la transformación lenta, fuera del contacto con el aire, de grandes masas vegetales acumuladas en ciertas regiones durante las épocas geológicas. El proceso de carbonización, en unos casos, muy antiguo, además de que influyen otros factores, como las condiciones del medio ambiente y el tipo de vegetal original. Se han emitido numerosas teorías para explicar la formación de las minas de carbón, pero ninguna es totalmente satisfactoria. Madera: La madera se utiliza sobre todo en la calefacción domestica. En los hogares industriales, salvo en los países en que es muy abundante, no suele emplearse. Combustibles líquidos. Petróleo: Se encuentra en ciertas regiones del globo (Estados Unidos, Venezuela, U.R.S.S., etc.) en yacimientos subterráneos, se extrae haciendo perforaciones que pueden alcanzar los 7000 m de profundidad. Él petróleo bruto, que contiene agua y arena, es llevado a unos recipientes de decantación; si no se refina en el lugar de extracción, es transportado por medio de tuberías de acero estirado, de un diámetro interior de 5 a 35 cm, que son los llamados oleoductos. El petróleo bruto, líquido de aspecto muy variable, es una mezcla extremadamente compleja de numerosos hidrocarburos, con pequeñas cantidades de otras sustancias. Según su origen, predominan los hidrocarburos saturados o los hidrocarburos cíclicos; pero en todos los petróleos los dos tipos de hidrocarburos existen en proporciones muy variables. Combustibles gaseosos. Gas natural: En el interior de la corteza terrestre existen bolsas que contienen cantidades importantes de gases combustibles cuyo origen es probablemente análogo al de los petróleos. La presión de estos gases suele ser elevada, lo cual permite su distribución económica a regiones extensas. Están constituidos principalmente por metano, con pequeñas cantidades de butano, y aun por hidrocarburos líquidos. Estos, una vez extraídos, constituyen un buen manantial de gasolina. Butano y Propano: Se extraen del petróleo bruto, en el que se encuentran disueltos. También se originan en las diversas operaciones del tratamiento de los petróleos. Son fácilmente licuables a una presión baja y pueden transportarse en estado líquido en recipientes metálicos ligeros. Son utilizados como gases domésticos en las regiones donde no existe distribución de gas del alumbrado. Hidrógeno: El hidrógeno puro, generalmente producido por electrólisis del agua, no se utiliza como combustible más que en soldadura autógena y en la fabricación de piedras preciosas sintéticas. En este caso es irreemplazable: como no contiene carbono, no existe el peligro de que altere la transparencia de las piedras. Acetileno: Se obtiene por acción del agua sobre el carburo de calcio. Da una llama muy caliente y muy brillante. Se emplea en soldadura y para el alumbrado; pero estas son aplicaciones accesorias: el acetileno es, sobre todo, un intermediario importante en numerosas síntesis químicas industriales. Abundancia De Los Elementos En La Naturaleza Principio del formulario Final del formulario Los elementos químicos existentes en la naturaleza son 92 y pueden presentarse en estado gaseoso, líquido o sólido. De su unión está formada toda la materia que observamos en el Universo. Elementos químicos son por ejemplo: el hidrógeno, el helio, el oxígeno, el hierro, el uranio Para tener una amplia idea de los elementos químicos principales que están presentes en la vida, se plantean 30 elementos distintos a continuación: Elemento Símbolo Aportación o presencia en los seres vivos y la Biología Carbono C Algunos la consideran la estructura fundamental de la vida, ya que es un elemento muy energético que proporciona grandes cantidades de energía a los seres que la consumen. El carbono forma azúcares, como podemos apreciar el nombre “carbohidratos” ó hidratos de carbono, también en los lípidos, como en los glicéridos. En conclusión, el carbono es un elemento demasiado presente en la naturaleza y de gran ayuda para los seres vivos. Hidrógeno H El hidrógeno es un gas muy inestable de la materia que esta muy presente en los seres vivos. Para empezar, forma el agua, y todos ó la mayoría de los seres vivos tienen agua. El hidrógeno en forma de gas casi no se presenta en los seres vivos, ya que el mismo al ser muy inestable, siempre vendrá combinado con otros elementos. Oxígeno O Este elemento también es fundamental en todo ser vivo y en el estudio de la biología. Todo ser vivo aerobio necesita del oxígeno para eliminar el exceso de carbono en el organismo, y alimentar a las células, proceso conocido por respiración. El oxígeno también es importante por que forma compuestos nutritivos que alimentan a muchos seres vivos. Nitrógeno N Al igual que los ya mencionados, el nitrógeno también es muy vital para los organismos, lo encontramos en la orina animal (ciclo del nitrogeno) y en las hojas de las plantas (fotosíntesis). El nitrógeno esta en los ciclos que realizan los seres vivos, es un elemento nutritivo Fósforo P El fósforo es un elemento fundamental en todo ser vivo, pero quisiera hablar de los problemas ecológicos (dentro del campo de estudio de la biología) que ocasiona: el fósforo como sirve de alimento para las plantas se utiliza en la elaboración de fertilizantes, pero el uso inadecuado del fósforo causa la erosión del suelo, y diversas alteraciones al suelo. Potasio K Esta en muchas plantas, como el plátano. Forma glucógeno, reafirmándolo, transforma el glucógeno de los músculos, por lo que al ser comido por los animales, los nutre y evita los calambres frecuentes. Azufre S El azufre cuando no tiene un uso adecuado provoca daños a los seres vivos, como cuando se expulsa en grandes cantidades, produce la lluvia ácida, que es mala para los seres vivos. Este elemento como los demás en exceso provocan daño a los seres vivos. Calcio Ca El calcio por ejemplo, en el ser humano forma estructuras de soporte y el sistema locomotor, por lo que este elemento se encuentra en grandes proporciones del ser humano. Muchos otros seres como plantas y animales (mamíferos:vaca) la tienen en grandes cantidades, un elemento en grandes cantidades en los seres vivos. Magnesio Continuación de magnesio Mg El magnesio es un metal muy abundante en la naturaleza -representa el 2,09% aproximadamente-, en la que aparece formando parte de un gran número de compuestos químicos, como magnesita, dolomita, carnalita, asbesto, olivino, brucita, talco, serpentina, etc.. En el agua del mar ocupa el segundo lugar -el primero es para el sodio-, alcanzando una concentración de 1,27 g/1.ambién se encuentra, aunque en cantidades ínfimas, formando parte de la estructura orgánica de todos los seres vivos, tanto animales como vegetales. Por ello, es uno de los 22 elementos químicos llamados “bioelementos” o “elementos biogenéticos”. Flúor F Es el elemento más electronegativo, por lo tanto es uno de los elementos que más tienden a reaccionar con el medio. Para el estudio e ciertos tipos de huesos como las dentaduras (puede abarcarlo la odontología en el apoyo de la biología) ó esmaltes óseos, es indispensable conocer sus concentraciones en los distintos seres para realizar análisis. Cobre Cu Es un metal pesado que se encuentra de manera mínima en un ser vivo, ya que en su condición de metal es tóxico si se presenta en grandes cantidades. El cobre también, sienta bases en la mineralogía, y la aplicación de esta al medio. No obstante, el cobre como va . También esta dentro de la electroquímica, y esta aporta grandes estudios que auxilian a la biología, Zinc Zn Es un compuesto abundante en el océano, ya que las sales marinas estan compuestas por varios compuestos, entre ellos zinc, que es vital para la preservación de escamas en los animales, distintas funciones dependiendo del zinc en diversas algas, puede entrar en el estudio de las diversas especies biológicas clasificadas. Aluminio Al Existe entre muchos nutrientes orgánicos en forma de silicatos de aluminio, no debe ser ingerido con exceso, provoca malestares ó hasta enfermedades crónicas, pero hay que tener que el aluminio esta en el estudio de la biología por que se presenta no solo en seres vivos, si no en minerales (mineralogía), tambien lo estudia la biología para definir conceptos básicos y la relación con el hombre y su medio. Hierro Fe Es un elemento rojizo de gran importancia para la vida. El hierro es un elemento que nutre a los glóbulos rojos de la sangre de todo ser vivo, si se carece de hierro, la anemia es producida, por lo que es difícil la supervivencia. El hierro ha sido objeto de estudio de la biología par comprender la evolución de las células, necesitan de metales especiales para su fortalecimiento. Silicio Si Este elemento ha cusado mucha controversía en campos un poco fuera de la biología. ¿no lo cree?, pues la vida se ha estado buscando en los meteoritos, y se ha detectado presencia de carbono y de silicio, son muy fundamentales en las células primitivas, se piensa que viven estos elementos en cristales de hierro, entraría en la zona de problemas tecnológicos de la biología Bario Ba Es un elemento que se encuentra en las células pero sobre todo en la pigmentación (aunque usted no lo crea). La biología debe determinar las especies dependiendo del color de piel, la raza, si es pura, impura, por la genética se nivelan diversas concentraciones de bario en el cuerpo, etc. Estroncio Sr Es un elemento que afecta a la atmósfera, por lo que hay que conocer que substancis ó ue seres contienen el elemento para estudiarlo y evitar la contaminación atmosférica, El estroncio además, forma parte del agua de mar, es uno de los pocos elementos que no se encuentran compuestos en el agua de mar. Rubidio Rb Es un metal alcalino que reacciona mucho, es inestable. Dentro de muchas reacciones se desprende el calor, y el calor puede aportar grandes aportaciones al cuerpo, elevar la temperatura para quemar calorías, las dietas y nutrición que lo abarca la biología. Litio Li Es un elemento que se oxida con facilidad, y más estando en combinación con los organismos, por eso la existencia de antioxidantes nos ayudan a no desaparecer este bioelemento de nuestro organismo, y la biología debe estudiarlo para conocerlo y preservarlo en el hombre. Plomo Pb Plomo es uno de los metales que contribuye a la fortficación de ciertos órganos ó estructuras óseas. Tenemos como esceso de plomo en las personas el ennegrecimiento de encías por ejemplo, la biología estudia el rango en que este elemento puede estar en las personas. Sodio Na El sodio por si solo es un elemento bastante dañino para la salud, pero si esta junto con otros elementos, sus propiedades modifican y es beneficial para los seres vivos. Por esto la biología debe recurrir a su estudio para entablar bienes y males de este elemento, la ecología puede estar inmersa, relación del ser con el medio, el sodio forma parte del medio. Yodo I Sirve mucho en la composición del Lugol, un identificador de almidones, ayuda a identificarlo junto con el potasio cambiando su color. La biología se apoya en sustancias como estas para la observació microscópica, microbiología, citología. Cloro Cl Es un gas que al combinarse con elementos como el sodio forma sales minerales que sirven de nutrimentos en los seres vivos. En forma salina forma protección de huesos, nutre las células de organismos. En el medio ambiente el cloro sirve de circulación en los ciclos de elementos variados. Su principal funcion biológica es la formación de sales…. Germanio Ge Este elemento aporta grandes estudios a la biología marina, puesto que se ha descubierto la presencia de este elemento en el agua de mar en pocas cantidades, y que los peces necesitan un poco de estos elementos en sus escamas, y otras especies de igual forma para sus tejidos. Galio Ga Es muy importante en la fitoplantación , es decir, en el uso de los suelos, por lo que da ayuda a la bioedafología, que es el aporte del estudio de los suelos a la bioogía. El galio forma parte de aquellos metales que nutren el suelo natural. Titanio Ti Forma y nutre a las bacterias marinas conocidas como planctón, que alimenta a diversas especies. El estudio de la presencia del titanio en los seres vivos nos sienta bases para descifrar los contenidos de las células. Muchos organelos tienen en pocas cantidades el titanio, por eso cuando mueren, existe presencia de óxido de titnanio, ya que el titanio restante se mezcló con el agua del organismo, se encuentra en pocas cantidades. Manganeso Mn Nos sirve en un aspecto para estudiar sus reacciones con el agua, cuando el manganeso esta en contacto con el agua, cambia el sabor y el olor de la misma, nos sirve para el estudio más detallado del agua en ciertas zonas y que aportan a la biología el tratamiento del agua, para la fisiología humana por ejemplo, o la homeostasis, equilibrio del cuerpo con el medio acuoso. Boro B El boro es un elemento tóxico para el organismo, y dependiendo de la contaminación (prob

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