Química. Propiedades periódicas de los elementos

1. Periodicidad Química
M.C. Rosalía Simona Sandoval González
UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
CAMPUS CELAYA-SALVATIERRA
DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA SALUD E INGENIERÍAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
PROGRAMA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

2. Tema 2: Periodicidad Química
Contenido:
Características de la clasificación periódica actual de los
elementos químicos.
Propiedades atómicas y su variación periódica.
Características químicas de los elementos de los grupos y
periodos de la tabla periódica.

3. Desarrollo de la tabla periódica
1817
• J. W. Dobereiner.
• Demostró que las masas atómicas de ciertos elementos se obtenían a partir
del promedio de dos cercanos. Se le conoció como tríadas. Ejemplos: Li, Na y
K; Ca, Sr y Ba; Cl, Br y I.
1864
• John Newlands
• Observó que cuando los elementos se ordenaban según sus masas atómicas ,
cada octavo elemento mostraba propiedades semejantes, lo llamo Ley de las
octavas.
1869
• Dmitri Mendeleev y Lothar Meyer
• Propusieron de manera independiente una disposición en tablas mucho más
amplia para los elementos, ordenados por masa atómica creciente y en
periodos de modo que los elementos con propiedades químicas similares
estuviesen en la misma columna.
• Mendeleev. Hizo viable la predicción de las propiedades de elementos que
aun no se conocían (Galio). Señalo que las propiedades, físicas y químicas
de los elementos varían periódicamente al aumentar su masa (ley periódica)
Logro incluir los 66 elementos que se conocían y en 1900 se incorporaron 30
más.

4. Clasificación periódica de los elementos
Elementos
organizados
en base al
número
atómico
Número
atómico
Henry
Moseley,
1913
Descubrió una correlación entre el número
atómico y la frecuencia de los rayos X que se
generaban al bombardear un elemento con
electrones de alta energía
Señala el número de
electrones.
Configuración electrónica
ayuda a explicar la
repetición de las
propiedades físicas y
químicas.

5. Una fila horizontal de la tabla
periódica presenta una variación
en cuanto a propiedades físicas y
químicas que muestran un
estrecho paralelismo con la
variación en otros periodos .
Existen siete. Coinciden con el
número cuántico principal del
nivel más alto n
Cada periodo termina en un gas
noble incoloro y no reactivo , esto
va de la mano de la tendencia del
carácter metálico al no metálico
dentro de un periodo
Aumento del numero de
electrones de valencia de los
elementos es paralelo entre
periodos.
El primer elemento de cada
periodo tiene un electrón de
valencia en su nivel de energía
más alto.
Periodos de
los elementos:
tendencias
generales
Los cambios periódicos
de las propiedades de
los elementos coinciden
con su ubicación en la
tabla periódica

6. Columnas
verticales que
tienden a
tener
propiedades
químicas
similares
Grupos de
elementos
cuando se
incluye el
número de
la columna
Grupos y
familias de
elementos
Familias
químicas
cuando se
incluye el
nombre de
la familia
Estados Unidos: los grupos
se designan mediante un
numero romano seguido de
la letra A para los
representativos y la B para
los metales de transición
En Europa se utiliza B
para los representativos y
A para los metales de
transición
IUPAC recomienda numerar
las columnas de manera
secuencial con números
arábigos, desde 1 hasta 18.

7. Configuración electrónica y electrones de valencia
Reactividad química de los elementos está determinada por sus
electrones de valencia.
Electrones de valencia son los que ocupan el nivel de energía
externo.
Para los elementos representativos son los que ocupan el más alto
nivel de energía n.
Todos los electrones que no son de valencia en un átomo reciben el
nombre de electrones internos.
Al observar las configuraciones electrónicas de los elementos, todos
los elementos en un mismo grupo tienen igual número de electrones
de valencia.
La similitud de configuraciones electrónicas de valencia es lo que
hace que los elementos de un mismo grupo tengan un
comportamiento químico parecido.

8. Grupo Configuración
electrónica de
valencia
IA ns1
IIA ns2
IIIA ns2np1
IVA ns2np2
VA ns2np3
VIA ns2np4
VIIA ns2np5
VIIIA ns2np6
B nd

9. Tipos de elementos químicos

10. Metales
Propiedades físicas
Generalmente están en
estado sólido a temperatura
ambiente (excepto Hg y Ga).
Presentan un brillo metálico
característico en su superficie.
Son dúctiles y maleables
(alambres y laminas).
Buenos conductores del calor
y la electricidad.
Son tenaces (se resisten a la
ruptura).
Densidad elevada.
Permiten hacer aleaciones.
Propiedades Químicas
Su molécula está formada por
un átomo.
Sus átomos tienen 1, 2 o 3
electrones de valencia que
pueden participar en un
enlace químico.
Al ionizarse adquieren carga
eléctrica positiva.
Reaccionan con el oxigeno
formando sales básicas.

11. No Metales
Propiedades físicas
A temperatura ambiente se
encuentran en los tres
estados de la materia: sólido
(azufre y carbono), líquido
(bromo) y gaseoso (oxígeno e
hidrógeno)
No poseen brillo metálico.
No son dúctiles ni maleables.
No son buenos conductores
del calor y la electricidad.
Densidad baja.
Propiedades Químicas
Su molécula está formada por
dos o más átomos.
Sus átomos tienen 4, 5, 6 o 7
electrones de valencia que
pueden participar en un
enlace químico.
Al ionizarse adquieren carga
eléctrica negativa.
Reaccionan con el oxigeno
formando óxidos no metálicos
o anhídridos.

12. Semimetales ó Metaloides
Propiedades físicas
Propiedades intermedias
entre metales y no metales.
Son sólidos a temperatura
ambiente.
La mayoría presenta un brillo
metálico.
Son muy duros y pueden
presentar diferentes formas
alotrópicas.
Propiedades Químicas
Sus átomos tienen 3 o más
electrones de valencia que
pueden participar en un
enlace químico.
Reactividad variada..
Pueden reaccionar con
algunos métales y con no
metales, generalmente con
halógenos y oxígeno.
Son el B, Si, Ge, As, Sb y Te

13. Propiedades atómicas y su variación periódica
Tamaño atómico y tamaño iónico:
Tamaño atómico: distancia medida entre los electrones externos y el núcleo.
Se puede medir en angstroms: 1Å = 1 x 10-10m.
Nanómetros: 1nm = 1 x 10-9m.
Picómetros: 1pm = 1 x 10-12m
Ejemplo: átomo de sodio tiene un radio de 1.86Å, 0.186nm o 186pm.
El tamaño atómico sigue la tendencia de:
Dentro de un grupo, el tamaño atómico aumenta con el número atómico.
Dentro de un periodo, el tamaño atómico tiende a disminuir conforme el
número atómico aumenta.

14. Tamaño atómico
Cada elemento de un periodo tiene un protón más que el elemento
precedente y el aumento de carga nuclear atrae la nube electrónica más
cerca del núcleo.

15. Tamaño iónico
Átomos metálicos tienden a perder sus electrones de valencia para
formar cationes. El radio de un ion metálico es aproximadamente la mitad
del radio del átomo metálico correspondiente.
Átomos no metálicos tienden a ganar electrones para formar aniones. Un
ion negativo es considerablemente más grande que el átomo no metálico
correspondiente.

16. Dentro de una familia de
elementos el tamaño atómico y
el iónico aumentan con el
número atómico.
En los iones isoelectrónicos, el radio
disminuye a medida que la carga
nuclear positiva aumenta.
Na+ < F-

17. Energía de ionización
Es La cantidad de energía necesaria para extraer un electrón de un átomo
gaseoso en su estado basal.
Propiedad periódica de los elementos y es una medida de cuán
estrechamente están unidos los electrones a los átomos.
1Na Energía Na e 
  
Dentro de cada periodo, la energía de ionización de los elementos aumenta
con el número atómico.
Dentro de un grupo, la energía de ionización de los elementos disminuye
conforme el número atómico aumenta.
Los elementos más metálicos (Grupo IA) tienen las energías de ionización
más pequeñas.

18. Energía de ionización
La energía que se necesita para extraer de un átomo el electrón unido a él
con menos fuerza se conoce como primera energía de ionización.
Requiriéndose más energía para extraer cada electrón adicional, para la
segunda y tercera ionización, etc.
Unidades de energía: kilojoules por mol, kilocalorías por mol y electrón-volts
por átomo.
Primeras energías de ionización (EI) de los primeros 18 elementos, en kJ/mol
Periodo 1 H He
EI 1312 2371
Periodo 2 Li Be B C N O F Ne
EI 520 900 800 1086 1402 1314 1681 2080
Periodo 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
EI 496 738 577 786 1012 1000 1255 1520

19. Puntos de fusión y de ebullición de los elementos
Los puntos de fusión y ebullición son una medida de las fuerzas de
atracción entre átomos o moléculas. En los halógenos a medida que
aumenta el número atómico aumenta la atracción y los puntos de
fusión. Los métales del grupo IA muestran la tendencia opuesta.

20. Densidad
Dentro de un grupo, la densidad aumenta con el número atómico.
En un periodo, la densidad de los elementos aumenta primero y luego
disminuye.
Los elementos con mayor densidad están en el centro del periodo 6.

21. Conductividad del calor y de la electricidad
Todos los metales conducen tanto la electricidad
como el calor.
Ag>Cu>Au>Al>Ca>Na>Mg
No metales no
son conductores
No hay una
tendencia real
Los tres
mejores IB
Na buen conductor térmico, líquido
refrigerante en centrales nucleoeléctricas.

22. Propiedades y usos de algunos elementos
Hidrógeno
Elemento más abundante del
universo.
Se combina con el oxígeno para
formar H2O.
Combustible importante. Se utiliza en
el HydroGen 1,vehículo de cero
emisiones de GM. (celdas y motor
67kg) (0 a 96kph en 16s)
Se encuentra como gas diatómico y
es único y singular.

23. Grupo IA: Metales alcalinos
Li, Na, K, Rb, Cs y Fr.
Metales blandos , gris plateado,
densidad pequeña y buenos
conductores del calor y electricidad.
Reaccionan con H2O y O2.
Nunca como elementos libres en
estado natural.
Solubles en agua, presentes en el
agua de mar y depósitos de sal.
6to lugar Na y 7to lugar K en
abundancia corteza terrestre.
Buena salud es indispensable
conservar el equilibrio correcto de
Na y K en el cuerpo humano.

24. Grupo IIA: metales alcalinotérreos
Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra.
Puntos fusión y densidad > IA
Reactividad < IA
Ca, 5to lugar abundancia corteza
terrestre. La cal, cemento, huesos
y conchas marinas.
Polvo Mg, iluminación instantánea
en bombillas fotográficas, aleación
con aluminio para aviones y
proyectiles.
Be, aleaciones para herramientas
que no producen chispas, resortes,
electrodos para soldadura por
puntos. Es tóxico.
Ba, pigmentos blancos.
Ra, radiactivo.

25. Grupo IIIA
B: metaloide, punto de fusión alto, predomina el
carácter no metálico.
Al, Ga, In, y Tl.
Forman iones con carga 3+.
La densidad y carácter metálico aumentan con el
número atómico.
Boro: no esta libre. Se utiliza en objetos de vidrio
Pyrex, fibra de vidrio, abrasivos, herramientas de corte,
esmaltes de porcelana y retardante de flama.
Aluminio: metal más abundante en la corteza terrestre
(8%), demasiado reactivo para hallarse libre.
Fabricación de aviones, alambre para transmisión
eléctrica, motores, automóviles, utensilios de cocina,
pigmento para pinturas, papel aluminio y recipientes
ligeros.
Galio: aplicación en los semiconductores de estado
sólido para computadoras, y celdas solares.
Indio: muy blando, se emplea en transistores y
recubrimientos de espejos.
Talio: tóxico.

26. Grupo IVA: la familia del carbono
Carácter metálico aumenta de arriba hacia abajo.
C, Si, Ge, Sn, y Pb.
Carbono forma alótropos: diamante (forma cristalina de
los átomos) y carbón vegetal (forma no cristalina, sin
una distribución atómica definida). Nanotubos átomos
de carbono distribuidos de manera hexagonal de 10 a
12 veces más resistentes que el acero, se emplean en
cables, telas para chalecos a prueba de balas, laminas
y diseño de aviones avanzados. Elemento presente en
los compuestos orgánicos.
Silicio: metaloide con carácter no metálico. Segundo
elemento más abundante en la corteza terrestre (26%)
pero no esta libre. Se utiliza en la producción de vidrio
y cemento, fabricación de semiconductores y chips de
computadora.
Germanio: aplicaciones electrónicas.
Estaño: fabricación de recipientes de hojalata, se utiliza
en la aleación del bronce y la soldadura.
Plomo: fabricación de electrodos de acumuladores
para automóvil, en plomería y como escudo contra la
radiación solar.

27. Grupo VA
No metales N y P. Metaloides As y Sb.
Metal pesado Bi
N2 constituye el 78% en volumen del aire.
Elemento fundamental de todos los
aminoácidos. Bacterias del suelo figan el
nitrógeno del aire en forma de amoniaco
para ser absorbido por las raíces de las
plantas. N2 e H2 producen NH3 que se
emplea como fertilizante y fabricación de
Ac. Nítrico y diversos explosivos.
Fósforo existe en dos formas alotrópicas:
(1) P rojo polvo no cristalino. (2) P blanco
sólido céreo cristalino muy inflamable al
contacto con el aire que se guarda
sumergido en agua. Fabricación de
fósforos, bombas de humo, balas
trazadoras, plaguicidas, Ac. Fosfórico.
Indispensable para las células vegetales y
animales.

28. Grupo VA
As, metaloide predomina carácter no
metálico. Es tóxico. Se utiliza en fungicidas
e insecticidas agrícolas, además en
aplicaciones de semiconductores y láseres.
Sb, metaloide predomina carácter metálico.
Quebradizo y escamoso con lustre
metálico. Se emplea para aumentar la
dureza del plomo en acumuladores de
automóvil. Forros de cables, pigmentos
para pinturas, esmaltes cerámicos y
agentes a prueba de fuego.
Bi, metal verdadero. Utiliza en aleaciones
como el peltre y de bajo punto de fusión
como fusibles eléctricos, en sistemas
rociadores contra incendio. En la
formulación de polvos faciales y
cosméticos.

29. Grupo VIA: familia del oxígeno
O, S, Se, Te y Po
O2 indispensable para la vida. Elemento
necesario para la obtención de energía por
combustión (metabolismo). Constituye el
21% en volumen del aire y el 49.5% en
peso de la corteza terrestre. Forma
alotrópica el O3, se forma por oxígeno con
un arco eléctrico. (UV en O2).
S: no metal, sólido amarillo pálido se
encuentra libre en estado natural.
Moléculas de azufre, S8. Se extrae de
Texas y Luisiana. Importante en la
fabricación de neumáticos de caucho y
H2SO4. blanquear frutos y granos.
Se: no metal. Conductividad eléctrica
aumenta con la intensidad de la luz
(fotoconductividad) se utiliza en medidores
de luz, cámaras y fotocopiadoras. Convierte
una corriente alterna en corriente directa
por lo que se usa en convertidores que
cargan radios portátiles y herramientas
eléctricas. Se utiliza para darle color rojo al
vidrio en señales luminosas de tránsito.

30. Grupo VIA: familia del oxígeno
Te, apariencia metálica pero es un
metaloide en el que predomina el carácter
no metálico. Se emplea en
semiconductores, para endurecer las placas
de plomo de acumuladores y hierro colado.
No es abundante en la naturaleza.
Po, elemento radiactivo muy escaso que
emite radiación alfa y gamma. Es muy
peligroso. Sus usos están limitados a su
radiactividad. Descubierto por Marie Curie.

31. Grupo VIIA: los halógenos
F2, Cl2, Br2, I2 y At.
Halógeno: formadores de sal.
Diatómicos: tienen dos átomos por
molécula.
Demasiado reactivos para hallarse en
estado natural.
Flúor: gas amarillo pálido, sus reacciones
dan como resultado explosiones o fuego.
Se utiliza para formar fluorocarbonos que
se usan como refrigerantes en los aires
acondicionados. El teflón es un
fluorocarbono y polímero a la vez, largas
cadenas de 2C-4F. Se utiliza para la
prevención de la caries dental y fabricación
de lubricantes.
Cloro: gas amarrillo verdoso, olor irritante,
muy reactivo. Concentraciones altas tóxico.
Se utiliza para purificar agua potable,
producción de papel, materiales textiles,
blanqueadores, medicinas, insecticidas,
pinturas, plásticos.

32. Grupo VIIA: los halógenos
Bromo: único elemento no metálico líquido,
de color rojo que desprende un vapor rojizo
es picante y tóxico. Se emplea en la
producción de sustancias químicas para
fotografía, tintes y retardantes de flama e
incluso productos farmacéuticos.
Yodo: sólido cristalino color gris acero.
Sublima. Se emplea para productos
químicos para fotografía y medicamentos.
Se necesita en el cuerpo humano para
elaborar la hormona tiroidea llamada
tiroxina.
Ástato: todos sus isótopos son radiactivos,
se cree que el total del elemento en la tierra
es de menos de 30g, porque es muy
inestable.

33. Grupo VIIIA: los gases nobles
He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.
Existen como moléculas monoatómicas que no
participan en reacciones con otros elementos.
Su nivel de energía más externo se encuentra
lleno 2é He y 8é demás.
Alrededor del 1% de la atmósfera terrestre es
argón, los demás en cantidades pequeñísimas,
excepto el He se extrae de pozos de gas
natural.
He se utiliza para llenar globos y dirigibles.
He y Ar en soldadura de arco y procesos
metalúrgicos para impedir que los materiales
reaccionen con el O2 y N2 del aire.
Bombillas luminosas y tubos fluorescentes se
llenan con mezcla de Ar y N2 como atmosfera
inerte para prolongar la duración del filamento.
Kr, más costoso, permite aumentar la eficiencia
y brillantez de bombillas de lámparas de mano
y aditamentos de destello electrónico en
fotografía.
Ne, es la luz brillante naranja rojiza de algunos
anuncios. También se emplean en las luces de
freno y faros delanteros de automóviles .