Q03b sistema periodico
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Unidad 3B - Física y Química (1º Bachillerato): Sistema periódico
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Sistema Periódico• Los orígenes de la tabla periódica
• Sistema periódico actual
• Periodicidad y configuración electrónica
• Radio atómico
• Radio iónico
• Energía de ionización
• Afinidad electrónica
• Electronegatividad
• Carácter metálico y no metálico
Los orígenes de la tabla periódica
Hasta comienzos del S. XIX sólo se distinguió entre metales y no metales.
En 1829, Döbereiner clasificó algunos elementos de propiedades análogas, agrupándolos de tres en tres (tríadas).
El peso atómico del elemento de en medio es parecido al promedio de los pesos de los elementos extremos.
Encontró varias tríadas: Li-Na-K, Ca-Sr-Ba, S-Se-Te, Cl-Br-I.
Ley de las tríadas de Döbereiner
Los orígenes de la tabla periódica (2)
En 1862, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que estaban ordenados por pesos atómicos los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical (tornillo telúrico).
Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad.
Los orígenes de la tabla periódica (3)
En 1863, Newlands observó que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos, el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero (ley de las octavas).
Los orígenes de la tabla periódica (4)
En 1869, Dimitri Mendeleiev presentó unaclasificación de los 63 elementos conocidos hastaentonces, basada en el orden creciente de sus masas atómicas, y agrupados por sus propiedades químicas semejantes.
En 1970, de manera independiente, L. Meyerpublicó su propia clasificación de los elementosatendiendo a los volúmenes atómicos.
Los orígenes de la tabla periódica (5)
Tanto Meyer como Mendeleiev observaron la ley periódica:
Si los elementos se disponen de acuerdo con los pesos atómicos, presentan diferentes propiedades físicas y químicas que se repiten periódicamente.
Los orígenes de la tabla periódica (6)
Al confeccionar su tabla periódica, Mendeleiev:
• Dejó espacios vacíos, que él consideró que se trataba de elementos que aún no se habían descubierto. Además, predijo las propiedades de algunos de éstos: Ga, Ge, Sc.
• Observó que algunos elementos tenía que colocarlos en desorden de masa atómica para que coincidieran las propiedades, como las parejas Te-I y Co-Ni. Él lo atribuyó a que las masas atómicas estaban mal medidas.
Los orígenes de la tabla periódica (7)
En 1913 H. Moseley, mediante estudios de rayos X, determinó la carga nuclear (número atómico Z) de los elementos.
Demostró que es el número atómico creciente (y no la masa atómica) el criterio de ordenación que responde a la variación periódica de las propiedades físicas y químicas de los elementos.
Sistema periódico actual
Los elementos están colocados por orden creciente de su número atómico (Z).
Está formado por 18 columnas verticales (grupos o familias) y 7 filas horizontales (periodos).
Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades químicas similares.
Configuración electrónica
Todos los elementos de un mismo grupo tienen la misma configuración electrónica en su última capa (capa de valencia).
Las propiedades químicas de un elemento están relacionadas con la configuración electrónica de su capa más externa.
El sistema periódico suele dividirse en 4 bloques, denominados s, p, d y f, ya que corresponden a los orbitales en los que se sitúa el último electrón de cada elemento (electrón diferenciador).
Todos los elementos del mismo periodo tienen tantos niveles de electrones (completos o no) como indica el número del periodo.
Radio atómico
Radio atómico es la mitad de la distancia que separa los núcleos de dos átomos iguales enlazados en un sólido.
En un mismo grupo, el radio aumenta hacia abajo, ya que al pasar de un periodo al siguiente aumenta el número de capas de electrones.
En un mismo periodo, el radio disminuye hacia la derecha, ya que al aumentar la carga nuclear (Z) y por lo tanto la fuerza atractiva sobre los electrones, disminuirá el tamaño del átomo.
Radio iónico
El radio de cualquier ion positivo sencillo (catión) es siempre menor que el de su átomo neutro. El tamaño disminuye con la carga positiva.
El radio de cualquier ion negativo sencillo (anión) es siempre mayor que el de su átomo neutro. El tamaño aumenta con la carga negativa.
Radio iónico (2)
Dentro de un grupo, las diferencias entre los radios atómicos e iónicos son muy parecidas.
Radio iónico (3)
Energía de ionización
La primera energía de ionización (EI1) es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo aislado en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental. Se mide en KJ/mol o eV/átomo.
La segunda energía de ionización (EI2) es la energía necesaria para arrancar otro electrón al ion monopositivo formado anteriormente.
Los valores de la energía de ionización son siempre positivos (proceso endotérmico).
5 14( ) , ( )Na g eV Na g e
247 3( ) , ( )Na g eV Na g e
Energía de ionización (2)
En un grupo, la energía de ionización aumenta hacia arriba, ya que los electrones periféricos estarán más fuertemente atraídos, al estar más cerca del núcleo.
En un periodo, la energía de ionización aumenta hacia la derecha, ya que al aumentar la carga nuclear (Z) la atracción del núcleo sobre el electrón será mayor.
Las energías de ionización sucesivas siempre van en aumento.
Energía de ionización (3)
Afinidad electrónica
La afinidad electrónica (AE) es la energía intercambiada por un átomo neutro en estado gaseoso cuando acepta un electrón para formar un anión.
Los valores de la afinidad electrónica son, generalmente, negativos(de desprende energía), aunque hay excepciones.
3 40 328( ) ( ) , ;F g e F g eV AE kJ mol
La afinidad electrónica en el sistema periódico, en valor absoluto, varía de la misma forma que la energía de ionización.
Afinidad electrónica (2)
Los gases nobles no tienen tendencia a captar o ceder electrones.
FCl
BrI
At
C
Au
AgCu
Electronegatividad
La electronegatividad de un elemento es la capacidadque tiene uno de sus átomos para atraer hacia sí el par de electrones compartido en un enlace covalente.
En 1932, L. Pauling propuso una escala relativa de electronegatividades, en la que el flúor presenta el máximo valor (4,0) y el francio, el mínimo (0,7).
La electronegatividad varía en el sistema periódico de igual manera que la energía de ionización y la afinidad electrónica. Su variación sigue la misma pauta.
La electronegatividad de los gases nobles es prácticamente nula.
Carácter metálico y no metálico
El carácter metálico se define en función de la electronegatividad.
Los elementos metálicos tienen:
• valores bajos de electronegatividad, • poca tendencia a captar electrones, • ceden electrones fácilmente para formar cationes.
El carácter metálico varía en el sistema periódico de forma inversa a como lo hace la electronegatividad.
Los no metales tienen:
• valores altos de electronegatividad, • poca tendencia a ceder electrones, • captan electrones fácilmente para formar aniones.
