APUNTES Nº 5

TABLA PERIÓDICA Y PROPIEDADES PERIÓDICAS

LEY PERIÓDICA: Las propiedades de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos

SISTEMA PERIODICO (TABLA PERIÓDICA)

El estudio de las propiedades físicas y químicas de los elementos, puso de manifiesto las grandes similitudes existentes entre algunos de ellos, por ejemplo: cloro – bromo – iodo

Por esta razón, los elementos se han tratado de clasificarse de alguna forma, para facilitar su conocimiento y descripción, como asimismo suministrar directrices para futuras investigaciones.

Después de varias propuestas en la actualidad se cuenta con un sistema periódico o tabla periódica, en la cual los distintos elementos se han ordenado en función o en base a la Ley Periódica, es decir, en un orden creciente de los números atómicos.

ESTRUCTURA DE LA TABLA PERIÓDICA

a) PERIODOS : Son ordenaciones horizontales . Existen 7 períodos

b) GRUPOS o FAMILIAS : Son ordenaciones verticales de los elementos. Existen 18 columnas.

PERIODOS

Período 1 H HePeríodo 2 Li NePeríodo 3 Na ArPeríodo 4 K KrPeríodo 5 Rb XePeríodo 6 Cs Rn

(El período nº6 incluye la “SERIE de los LANTANIDOS )

Período 7 Fr Une

(El Período nº7 incluye la SERIE de los ACTINIDOS)

GRUPOS

En relación a los GRUPOS existen varias clasificaciones , dos de ellas son las más significativas:

1.- ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Son los elementos que pertenecen a los Grupos A de la tabla periódica2.- ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Son elementos que pertenecen a los grupos B de la tabla periódica3. ELEMENTOS DE TRANSICIÓN INTERNA Son elementos que se ubican en la parte inferior de la tabla, en los períodos, y que reciben el nombre de Lantánidos y Actínidos (y que también pertenecen a grupos B)

Otra clasificación se basa en que algunos grupos de elementos constituyen verdaderas familias por la estrecha similitud de sus propiedades.

Las principales familias son:ALCALINOS Grupo I A

ALCALINOS TERREOS Grupo II A TERREOS Grupo III A

Calcógenos ó Carbonoides Grupo IVA Nitrogenoides Grupo V A Anfígenos Grupo VI A

Halógenos Grupo VII AGases Nobles Grupo VIII A (0)

Basándose en la configuración electrónica de los elementos, podemos decir lo siguiente:

1) El orden de cada período coincide con el valor máximo de “n” de sus elementos. Por ejemplo, todos los elementos del tercer período, desde el sodio al argón, tienen en sus configuraciones electrónicas n = 3, como máximo.

2) Los elementos representativos van completando orbitales “s” o “p”

GRUPO CONFIGURACION DEL NIVEL MAYOR

I A n s1

II A n s2

III A n s2 np1

IV A n s2 np2

V A n s2 np3

VI A n s2 n p4

VII A n s2 n p5

VIII A (0) n s2 n p6 (excepto el helio: 1 s2)

3) Los elementos de transición van completando los orbitales “d”. Aparecen en la tabla en los grupos B.4) Los elementos de transición interna van completando los orbitales “f”. Aparecen en la tabla como lantánidos y actínidos

PROPIEDADES PERIÓDICAS DE LOS ATOMOS

Numerosas propiedades fundamentales de los elementos varían regularmente en la “Tabla Periódica” como consecuencia de sus configuraciones electrónicas.

Las propiedades atómicas fundamentales, como también se les llama, son:

TAMAÑO ATOMICOENERGIA DE IONIZACIONENERGIA DE AFINIDAD ( ELECTROAFINIDAD)ELECTRONEGATIVIDAD

TAMAÑO ATOMICO:

El tamaño atómico es una propiedad muy importante del átomo, que influye en su comportamiento físico y químico.

De acuerdo con el modelo mecánico – cuántico , un átomo no tiene un límite netamente definido que determine su tamaño. La densidad de carga electrónica en un átomo disminuye con el aumento de la distancia desde el núcleo, acercándose a cero a una gran distancia. Esto hace difícil definir con precisión el tamaño de un átomo.

A la dificultad señalada, hay que agregar el hecho de que los átomos al estar aislados tienen un tamaño diferente al que presentan cuando están juntos en estado sólido o cuando están combinados.

Esto ha llevado a distinguir más de un tipo de radio atómico, que es la forma de describir el tamaño de un átomo considerando a éste como una esfera.

Los factores de que dependen esencialmente el tamaño de un átomo son dos:

- el número de niveles de energía- la carga nuclear

Es frecuente hablar de radio atómico cuando queremos referirnos al tamaño atómico.

Si consideramos una molécula biatómica con un enlace covalente simple, por ejemplo F2 , podemos asignarle al F un radio covalente simple igual a la mitad de la distancia entre los núcleos. Para otros elementos que no forman moléculas biatómicas homo nucleares con enlaces simples, se emplean otros métodos para calcular sus radios covalentes.

A continuación se dan los radios covalentes de algunos elementos, en (A0):

Como era de esperar, los radios covalentes aumentan en cada grupo, al aumentar Z. Esto se debe a que al aumentar el número atómico en un grupo, aumentan los niveles de energía..

En cada período, sucede lo contrario, con algunas excepciones. Esto se explica, porque no aumenta el nivel de energía al aumentar Z, pero si aumentan el número de electrones y de protones y se produce una mayor atracción núcleo – electrones provocando una mayor contracción de la nube electrónica.

El siguiente esquema nos muestra como varía el tamaño atómico (enlaces covalentes) en los Períodos y en los Grupos.

disminuye PERIODOS

aumenta

GRUPOS

ENERGIA DE IONIZACION

La energía de ionización (E.I.), también llamada “potencial de ionización”, se puede definir como la energía necesaria para quitar uno o más electrones a un átomo de ese elemento en el estado gaseoso y formar un ión de carga positiva

M0(g) + Energía ------------------- M+

(g) + e`

La energía necesaria para quitar el primer electrón se denomina “primer potencial de ionización” ( 1er P.I.), para quitar un segundo electrón, segundo potencial de ionización ( 2º P.I. ) y así sucesivamente. Es claro que este último es mayor que el primero.

A continuación se dan los primeros potenciales de ionización de algunos elementos:

Al observar los datos de los elementos representativos, se observa claramente que el 1er P.I. disminuye en un grupo, si aumenta Z. Esto se explica, principalmente, porque aumenta el radio covalente y por lo tanto los electrones periféricos se encuentran más alejados del núcleo. En cambio, en los períodos el 1er P.I aumenta, si aumenta Z. La razón principal es que al disminuir el radio covalente, los electrones periféricos se encuentran más cerca del núcleo. Los valores excepcionalmente más altos, en los grupos IIA, VA y O pueden explicarse por la mayor estabilidad que se logra cuando los orbitales s y/o p , están completos, o bien, los orbitales p están semicompletos.

El siguiente esquema nos muestra la variación del potencial o energía de ionización en los Períodos y en los Grupos.

aumenta PERIODOS

disminuye

GRUPOS

ELECTROAFINIDAD

La electro afinidad (E.A.) o afinidad electrónica de un elemento, es la energía liberada cuando un átomo neutro, se le añade un electrón de ese elemento en estado gaseoso.

Xo(g) + e` -----------------X-

(g)

A continuación se dan las primeras afinidades electrónicas de algunos elementos:

Para los elementos representativos, sin considerar los gases nobles, la primera afinidad electrónica aumenta en un período, si aumenta Z. Las excepciones, grupos IIA y VA , pueden explicarse debido a que los orbitales “s” están completos y los orbitales “p” incompletos, respectivamente, lo cual da una mayor estabilidad, por lo tanto aceptan otro electrón con mayor dificultad.

El siguiente esquema nos muestra la variación de la (E. A) o (A. E.) en los Períodos y en los Grupos

aumentaPERIODOS

disminuye

GRUPOS

ELECTRONEGATIVIDAD La electronegatividad de un elemento, es un número que representa el poder de atracción de electrones, de un átomo de ese elemento, en un enlace covalente.

Mediante la electronegatividad, puede estimarse la magnitud del carácter iónico parcial de un enlace covalente.

A continuación se dan las electronegatividades de algunos elementos:

Con los datos de la tabla, para los elementos representativos, se constata que en un grupo la electronegatividad disminuye, si aumenta Z. Esto se debe a que el radio covalente aumenta, lo que causa que el poder de atracción de electrones de un enlace covalente disminuya. Sucede lo contrario en un período, porque al aumentar Z el radio covalente disminuye.

El siguiente esquema muestra la variación de la electronegatividad en los Períodos y en los Grupos

aumenta PERIODOS

disminuye

GRUPOS