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CICLO 2012-I
    Unidad: I   Semana: 4

QUIMICA GENERAL
TABLA PERIODICA

Lic. Quím. Jenny Fernández
          Vivanco
Electrones de valencia

 Son los que participan en las reacciones químicas. Son
  aquellos que ocupan los subniveles fuera del kernel
  electrónico (mayor n).
 Por ejemplo:
11   Na  1s22s22p63s1  [Ne]3s1  1 e- de valencia  Na


16   S  1s22s22p63s23p4  [Ne]3s23p4  6e- val  S

                                                      Notación
     Br  [18Ar] 4s23d104p5  7e- val  Br            de Lewis
35
Orden en los elementos
• Hubieron muchos intentos de organizar los
  elementos según sus propiedades.
• Los más serios de éstos corresponden a
  Mendeleiev y Meyer (1869).

                        Cuando los elementos son
                        ordenados según su masa
                        atómica creciente, ciertas
                        propiedades varian
                        periódicamente.
Trabajos de
            Meyer
 En 1864, publica una tabla
  periódica incompleta, la que
  amplia en 1869 hasta incluir
  56 elementos. Manifiesta
  que se obtienen curvas
  periódicas al representar
  frente a la masa atómica
  diversas propiedades físicas
  como volumen atómico,
  fusibilidad, volatilidad,
  maleabilidad, fragilidad y
  comportamiento
  electroquímico. No dedujo
  ninguna conclusión lógica de
  los vacíos observados.
Trabajos de
      Mendeleiev
 En 1869, presenta un trabajo sobre
  “la relación de las propiedades
  químicas con la masa atómica de los
  elementos”. Describió una tabla
  periódica, en la que deja algunos
  vacios y predice audazmente que
  algún día se descubrirán los
  elementos correspondientes, cuyas
  propiedades anuncia deducidas de
  su posición en la tabla. Por su
  audacia, recibió el honor del
  descubrimiento de la ley periódica.
Tabla de Mendeleiev
Observa lo siguiente:

Familia de los Metales Alcalinos
• Li        (masa atómica = 7)
• Na        (masa atómica = 23)
• K         (masa atómica = 39)
• Rb        (masa atómica = 85,5)
• Cs        (masa atómica = 133)
Metales alcalinos en agua
         ¿Cuál es más reactivo?


Li                                   Na




K                                    Cs


     ¿ A qué conclusión se puede llegar?
Tabla Periódica Moderna
• Es un esquema gráfico donde se hallan ordenados y
  clasificados los elementos químicos de acuerdo a sus
  propiedades y su configuración electrónica,
  siguiendo una Ley de periodicidad:
   – Ley Periódica Moderna (Moseley): las propiedades
     de los elementos se repiten y varían
     sistemáticamente al ordenarlos según su número
     atómico (Z) creciente.
Tabla Periódica Moderna
Descripción de la TPM
• Los elementos se ubican en orden creciente a su
  Z.
• Son 18 grupos (columnas), en c/u de los cuales
  las propiedades químicas son similares (similar
  configuración electrónica).
• Son 7 periodos (filas), donde se ubican los
  elementos de igual número de niveles
  energéticos.
Zonas de la TPM
Relación Orden en la TPM-CE



                         p
s           d

             f
Principales familias de la TPM
• Elementos representativos: IA,...,VIIA
   –   IA (excepto H): metales alcalinos
   –   IIA (excepto Be): metales alcalinotérreos
   –   VIA : calcógenos, anfígenos
   –   VIIA : halógenos
• Gases Nobles: VIIIA, poco reactivos.
• Elementos de transición: IB, ..., VIIIB
• Elementos de transición interna:
   – Lantánidos (14 elementos)
   – Actínidos (14 elementos)
Algunos Elementos Representativos y
           Gases Nobles


IA   IIA   IIIA   IVA   VA   VIA   VIIA VIIIA




Li   Be     B     C     N    O      F    Ne



Na   Mg    Al     Si    P    S     Cl    Ar
Relación entre grupos, electrones de valencia y
                notación de Lewis


            Elementos Representativos

      IA    IIA IIIA IVA   VA   VIA VIIA   VIIIA



       E    E    E     E    E    E     E    E


Ej:    Li   Mg   B     C    N    O     F   Ne
Aplicaciones

                3




          VB
          Vanadio
4 ta tabla estom
Ubicación de un elemento en la TPM

 Su ubicación depende de su configuración electrónica
  El periodo  indicado por el mayor #    cuántico
  principal
  El grupo  indicado por la CE:
 si CE termina en s y/o p  grupo A  #grupo = # e val
 si CE termina en s y d  grupo B  #grupo = # es + # ed
             si # es + # ed = 8, 9, 10  VIIIB
             si # es + # ed = 11  IB
             si # es + # ed = 12  IIB
El efecto pantalla

                  Energía = Z2/n2

La energía necesaria para eliminar un electrón de un
átomo aumentaría continuamente al incrementarse el
numero atómico.

Z: Carga nuclear real
Z*: Carga nuclear efectiva
A: Constante de apantallamiento

                       Z* = Z -A
Reglas de magnitud para el efecto pantalla.
                 Slater
Calcule las cargas efectivas Z* para los
         siguientes elementos:
          3Li             4Be            6   C

     11   Na         Mg
                    12                   N
                                         7



                K
               19         20  Ca    8O

     37Rb                 38   Sr        9F
Propiedades Periódicas
Propiedades Periódicas

• Elementos:     79% prop. Metálicas
                 15% prop. no metálicas
                 6% gases nobles
• Gases Nobles: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
                  (8e- en su último nivel)
• No metales típicos: H, C, N, O, F
                             P, S, Cl
  El resto                       Se, Br
  son                                 I
  metálicos!
Metales y no metales

           Metales                             No metales
Tienen 1, 2 o 3 e- de valencia y     Tienen 5, 6 o 7 e- de valencia y
tienden a perderlos. Son             tienden a completar 8e-. Son
electropositivos. Forman cationes.   electronegativos. Forman
Dúctiles, maleables y tenaces.       aniones.
Aspecto y brillo característico.     Ni dúctiles, ni tenaces.
Sólidos a temperatura ambiente       Sin aspecto o brillo característico.
(excepto: Ga, Cs, Hg)                Se presentan en los 3 estados.
Elevada densidad.
Buenos conductores del calor y       Baja densidad.
electricidad.                        Malos conductores.
Carácter metálico y no metálico


                                         F




Cs
Fr



                       Aumento del carácter
Aumento del carácter
                          no metálico
     metálico
 En la TPM se traza una
Semimetales diagonal escalonada
             formada por los
             semimetales, elementos
             de propiedades
             intermedias.

                    B
                    Al   Si
                         Ge As
                              Sb Te
                                 Po At
Radio atómico

Nos da idea del volumen o
tamaño de un átomo
Variación del radio atómico

• En un grupo, a mayor Z, mayor radio
• En un periodo, a menor Z, mayor radio.


                       Aumento del radio
                           atómico
Radio catiónico
Radio aniónico
Radio catiónico y aniónico
Evaluación del radio atómico
   Evaluación de los radios iónicos con relación a su
                            periodo
                  20 Ca    , 25 Mn +2 , 30 Zn +2
                        +2




Evaluación de los radios iónicos en función al aumento de
                          su carga
                      Fe +2 , Fe +3 , Fe +5
Potencial o Energía de Ionización           (PI, EI)
• Es la energía requerida para extraer un
  electrón de un átomo gaseoso, formando un
  catión gaseoso. Ejemplo:
 Mg (g) + 738 kJ  Mg+(g) + e-

 Mg+(g) +Potencial de Ionización, PI1 e-
     1er
          1451 kJ  Mg2+(g) +

      2do Potencial de Ionización, PI2

                   En general: PI3 > PI2 > PI1
4 ta tabla estom
Analizando la energia de ionización
             Li……..Li1+
4 ta tabla estom
Variación de PI1

• En un grupo, a menor Z, mayor PI
• En un periodo, a mayor Z, mayor PI.


                      Aumento del potencial
                         de ionización
Afinidad electrónica (AE)

Es la energía involucrada cuando un átomo gaseoso
gana un electrón y se convierte en un anión gaseoso.

   F(g) + e- → F-(g)               AE = -328 kJ

     F(1s22s22p5) + e- → F-(1s22s22p6)

  Li(g) + e- → Li-(g)            AE = -59.6 kJ
Primera Afinidad electrónica




                      Aumento de la
                        Afinidad
                       Electrónica
Electronegatividad

• La electronegatividad (χ) de un elemento es la capacidad que
 tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los
 electrones, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo
 tiene una gran tendencia a atraer electrones se dice que es muy
 electronegativo (como los elementos próximos al flúor) y si su
 tendencia es a perder esos electrones se dice que es muy
 electropositivo (como los elementos alcalinos).
Problemas a resolver
4 ta tabla estom
4 ta tabla estom
4 ta tabla estom
4 ta tabla estom
Variación de la electronegatividad




   Disminuye la
electronegatividad




                                 Disminuye la
                              electronegatividad
Variación de la electronegatividad

 • Según Pauling, algunos valores de χ:
  F=4,0 O=3,5         N=3,0         Cl=3,0
  C=2,5 H=2,1         Ca=1,0        Cs=0,7
                 F          Aumento de la
                          electronegatividad


   Cs                En un grupo, a menor Z, mayor
   Fr
                     χ
                     En un periodo, a mayor Z,
Variaciones
Estados de oxidación (EO)
• Es la carga que tendría un átomo si los enlaces
  químicos en sus compuestos fueran solo de
  naturaleza electrostática (atracción entre
  iones, cationes y aniones). Son números
  positivos o negativos que se obtienen
  mediante algunas reglas. Es un artificio
  químico.
Estados de oxidación
• En los elementos representativos:
  EO máximo = # grupo
  EO mínimo = # grupo – 8

  Ejemplo, para el azufre (grupo VIA):
  EO máx = +6
  EO mín = +6 – 8 = -2
Relación grupo, eval, EO
                 Elementos Representativos

                                                VIA VIIA
         IA      IIA IIIA IVA            VA                   VIIIA
                                                 *   **

          E       E       E       E       E       E      E     E

EO máx   +1      +2      +3      +4      +5      +6      +7   +8
EO mín
                                 -4      -3      -2      -1    0
         * Excepción: el O solo tiene –2 ( a veces –1)
         ** Excepción: El F solo tiene -1
Problemas propuestos a investigar
• ¿En base a que fueron asignados los
  números atómicos a los elementos? ¿Cuál es
  su significado?
• ¿Cuál es la relación entre el número atómico
  y la clasificación periódica de los
  elementos?
• ¿Por qué la tabla periódica esta divida en
  periodos y grupos cortos y largos?
• ¿Cuál presentará una mayor energía de
  ionización N 2 o O 2 ? ¿Por qué?
• ¿Cuál es si existe la afinidad electrónica del
  oro? ¿Por qué?
¿Cuál es el mas electronegativo y por que? ¿K
o Cs; Br o Cl; Mg o Al; P o As; Al o Ga; Li o Be;
Cu o Ag?

¿Por qué los radios atómicos de los metales
alcalinos son muy grandes?

¿Cuál posee un radio atómico mayor: Ni, Cu o
Zn; Ni +2 o Zn +2 ?

¿Por qué el átomo de sodio es mayor que los
átomos de litio o magnesio?

¿En que forma el descubrimiento de los gases
inertes fortaleció nuestra confianza en la
naturaleza fundamental de la tabla periódica?

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  • 1. CICLO 2012-I Unidad: I Semana: 4 QUIMICA GENERAL TABLA PERIODICA Lic. Quím. Jenny Fernández Vivanco
  • 2. Electrones de valencia  Son los que participan en las reacciones químicas. Son aquellos que ocupan los subniveles fuera del kernel electrónico (mayor n).  Por ejemplo: 11 Na  1s22s22p63s1  [Ne]3s1  1 e- de valencia  Na 16 S  1s22s22p63s23p4  [Ne]3s23p4  6e- val  S Notación Br  [18Ar] 4s23d104p5  7e- val  Br de Lewis 35
  • 3. Orden en los elementos • Hubieron muchos intentos de organizar los elementos según sus propiedades. • Los más serios de éstos corresponden a Mendeleiev y Meyer (1869). Cuando los elementos son ordenados según su masa atómica creciente, ciertas propiedades varian periódicamente.
  • 4. Trabajos de Meyer  En 1864, publica una tabla periódica incompleta, la que amplia en 1869 hasta incluir 56 elementos. Manifiesta que se obtienen curvas periódicas al representar frente a la masa atómica diversas propiedades físicas como volumen atómico, fusibilidad, volatilidad, maleabilidad, fragilidad y comportamiento electroquímico. No dedujo ninguna conclusión lógica de los vacíos observados.
  • 5. Trabajos de Mendeleiev  En 1869, presenta un trabajo sobre “la relación de las propiedades químicas con la masa atómica de los elementos”. Describió una tabla periódica, en la que deja algunos vacios y predice audazmente que algún día se descubrirán los elementos correspondientes, cuyas propiedades anuncia deducidas de su posición en la tabla. Por su audacia, recibió el honor del descubrimiento de la ley periódica.
  • 7. Observa lo siguiente: Familia de los Metales Alcalinos • Li (masa atómica = 7) • Na (masa atómica = 23) • K (masa atómica = 39) • Rb (masa atómica = 85,5) • Cs (masa atómica = 133)
  • 8. Metales alcalinos en agua ¿Cuál es más reactivo? Li Na K Cs ¿ A qué conclusión se puede llegar?
  • 9. Tabla Periódica Moderna • Es un esquema gráfico donde se hallan ordenados y clasificados los elementos químicos de acuerdo a sus propiedades y su configuración electrónica, siguiendo una Ley de periodicidad: – Ley Periódica Moderna (Moseley): las propiedades de los elementos se repiten y varían sistemáticamente al ordenarlos según su número atómico (Z) creciente.
  • 11. Descripción de la TPM • Los elementos se ubican en orden creciente a su Z. • Son 18 grupos (columnas), en c/u de los cuales las propiedades químicas son similares (similar configuración electrónica). • Son 7 periodos (filas), donde se ubican los elementos de igual número de niveles energéticos.
  • 12. Zonas de la TPM
  • 13. Relación Orden en la TPM-CE p s d f
  • 14. Principales familias de la TPM • Elementos representativos: IA,...,VIIA – IA (excepto H): metales alcalinos – IIA (excepto Be): metales alcalinotérreos – VIA : calcógenos, anfígenos – VIIA : halógenos • Gases Nobles: VIIIA, poco reactivos. • Elementos de transición: IB, ..., VIIIB • Elementos de transición interna: – Lantánidos (14 elementos) – Actínidos (14 elementos)
  • 15. Algunos Elementos Representativos y Gases Nobles IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar
  • 16. Relación entre grupos, electrones de valencia y notación de Lewis Elementos Representativos IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA E E E E E E E E Ej: Li Mg B C N O F Ne
  • 17. Aplicaciones 3 VB Vanadio
  • 19. Ubicación de un elemento en la TPM  Su ubicación depende de su configuración electrónica El periodo  indicado por el mayor # cuántico principal El grupo  indicado por la CE: si CE termina en s y/o p  grupo A  #grupo = # e val si CE termina en s y d  grupo B  #grupo = # es + # ed si # es + # ed = 8, 9, 10  VIIIB si # es + # ed = 11  IB si # es + # ed = 12  IIB
  • 20. El efecto pantalla Energía = Z2/n2 La energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo aumentaría continuamente al incrementarse el numero atómico. Z: Carga nuclear real Z*: Carga nuclear efectiva A: Constante de apantallamiento Z* = Z -A
  • 21. Reglas de magnitud para el efecto pantalla. Slater
  • 22. Calcule las cargas efectivas Z* para los siguientes elementos: 3Li 4Be 6 C 11 Na Mg 12 N 7 K 19 20 Ca 8O 37Rb 38 Sr 9F
  • 24. Propiedades Periódicas • Elementos: 79% prop. Metálicas 15% prop. no metálicas 6% gases nobles • Gases Nobles: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn (8e- en su último nivel) • No metales típicos: H, C, N, O, F P, S, Cl El resto Se, Br son I metálicos!
  • 25. Metales y no metales Metales No metales Tienen 1, 2 o 3 e- de valencia y Tienen 5, 6 o 7 e- de valencia y tienden a perderlos. Son tienden a completar 8e-. Son electropositivos. Forman cationes. electronegativos. Forman Dúctiles, maleables y tenaces. aniones. Aspecto y brillo característico. Ni dúctiles, ni tenaces. Sólidos a temperatura ambiente Sin aspecto o brillo característico. (excepto: Ga, Cs, Hg) Se presentan en los 3 estados. Elevada densidad. Buenos conductores del calor y Baja densidad. electricidad. Malos conductores.
  • 26. Carácter metálico y no metálico F Cs Fr Aumento del carácter Aumento del carácter no metálico metálico
  • 27.  En la TPM se traza una Semimetales diagonal escalonada formada por los semimetales, elementos de propiedades intermedias. B Al Si Ge As Sb Te Po At
  • 28. Radio atómico Nos da idea del volumen o tamaño de un átomo
  • 29. Variación del radio atómico • En un grupo, a mayor Z, mayor radio • En un periodo, a menor Z, mayor radio. Aumento del radio atómico
  • 32. Radio catiónico y aniónico
  • 33. Evaluación del radio atómico Evaluación de los radios iónicos con relación a su periodo 20 Ca , 25 Mn +2 , 30 Zn +2 +2 Evaluación de los radios iónicos en función al aumento de su carga Fe +2 , Fe +3 , Fe +5
  • 34. Potencial o Energía de Ionización (PI, EI) • Es la energía requerida para extraer un electrón de un átomo gaseoso, formando un catión gaseoso. Ejemplo: Mg (g) + 738 kJ  Mg+(g) + e- Mg+(g) +Potencial de Ionización, PI1 e- 1er 1451 kJ  Mg2+(g) + 2do Potencial de Ionización, PI2 En general: PI3 > PI2 > PI1
  • 36. Analizando la energia de ionización Li……..Li1+
  • 38. Variación de PI1 • En un grupo, a menor Z, mayor PI • En un periodo, a mayor Z, mayor PI. Aumento del potencial de ionización
  • 39. Afinidad electrónica (AE) Es la energía involucrada cuando un átomo gaseoso gana un electrón y se convierte en un anión gaseoso. F(g) + e- → F-(g) AE = -328 kJ F(1s22s22p5) + e- → F-(1s22s22p6) Li(g) + e- → Li-(g) AE = -59.6 kJ
  • 40. Primera Afinidad electrónica Aumento de la Afinidad Electrónica
  • 41. Electronegatividad • La electronegatividad (χ) de un elemento es la capacidad que tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los electrones, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo tiene una gran tendencia a atraer electrones se dice que es muy electronegativo (como los elementos próximos al flúor) y si su tendencia es a perder esos electrones se dice que es muy electropositivo (como los elementos alcalinos).
  • 47. Variación de la electronegatividad Disminuye la electronegatividad Disminuye la electronegatividad
  • 48. Variación de la electronegatividad • Según Pauling, algunos valores de χ: F=4,0 O=3,5 N=3,0 Cl=3,0 C=2,5 H=2,1 Ca=1,0 Cs=0,7 F Aumento de la electronegatividad Cs En un grupo, a menor Z, mayor Fr χ En un periodo, a mayor Z,
  • 50. Estados de oxidación (EO) • Es la carga que tendría un átomo si los enlaces químicos en sus compuestos fueran solo de naturaleza electrostática (atracción entre iones, cationes y aniones). Son números positivos o negativos que se obtienen mediante algunas reglas. Es un artificio químico.
  • 51. Estados de oxidación • En los elementos representativos: EO máximo = # grupo EO mínimo = # grupo – 8 Ejemplo, para el azufre (grupo VIA): EO máx = +6 EO mín = +6 – 8 = -2
  • 52. Relación grupo, eval, EO Elementos Representativos VIA VIIA IA IIA IIIA IVA VA VIIIA * ** E E E E E E E E EO máx +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 EO mín -4 -3 -2 -1 0 * Excepción: el O solo tiene –2 ( a veces –1) ** Excepción: El F solo tiene -1
  • 53. Problemas propuestos a investigar • ¿En base a que fueron asignados los números atómicos a los elementos? ¿Cuál es su significado? • ¿Cuál es la relación entre el número atómico y la clasificación periódica de los elementos? • ¿Por qué la tabla periódica esta divida en periodos y grupos cortos y largos? • ¿Cuál presentará una mayor energía de ionización N 2 o O 2 ? ¿Por qué? • ¿Cuál es si existe la afinidad electrónica del oro? ¿Por qué?
  • 54. ¿Cuál es el mas electronegativo y por que? ¿K o Cs; Br o Cl; Mg o Al; P o As; Al o Ga; Li o Be; Cu o Ag? ¿Por qué los radios atómicos de los metales alcalinos son muy grandes? ¿Cuál posee un radio atómico mayor: Ni, Cu o Zn; Ni +2 o Zn +2 ? ¿Por qué el átomo de sodio es mayor que los átomos de litio o magnesio? ¿En que forma el descubrimiento de los gases inertes fortaleció nuestra confianza en la naturaleza fundamental de la tabla periódica?