Unidad para física y química

1. Elementos y
compuestos
Unidad 3

2.  Clasificación de los elementos
 La tabla periódica
 Agrupación de átomos
•En los elementos
•En los compuestos
 Masa molecular
 Cantidad de sustancia: el mol
Elementos y compuestos

3. Clasificación de los elementos químicos
ELEMENTO QUÍMICO: sustancia pura simple que está formada por
un solo tipo de átomos. Los elementos son los ingredientes de los
que se componen el resto de las sustancias puras (compuestos).
COMPUESTO QUÍMICO: sustancia pura que resulta de la agrupación
de átomos de distintos elementos.
La clasificación más sencilla de los elementos químicos consiste en
catalogarlos como metales y no metales.

4. Características de los metales
• Tienen un brillo característico (brillo metálico)
• Son buenos conductores del calor y de la electricidad.
• Son dúctiles y maleables, es decir se pueden estirar en hilos y
hacer láminas fácilmente.
• Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio), y
la mayoría tienen elevados puntos de fusión.
• Tienden a perder electrones y formar iones positivos.

5. Características de los no metales
• Son malos conductores del calor y de la electricidad.
• Pueden ser sólidos (azufre), líquidos (bromo) o gases (flúor)
a temperatura ambiente.
• Tienen temperaturas de fusión y de ebullición muy variadas.
• Por lo general, en estado sólido son frágiles.
• Suelen captar electrones formando iones negativos.

6. 1. Tabla periódica de los elementos químicos
A lo largo del siglo XIX aumentó espectacularmente el
número de los elementos químicos conocidos.
Además, se comprobó que entre algunos elementos existían
notables semejanzas en sus propiedades químicas y físicas.
Ante este hecho, se creyó que podría ser muy útil ordenar
los elementos de algún modo que reflejase las
relaciones existentes entre ellos.

7. La tabla periódica
A lo largo del siglo XIX, a medida que se fueron conociendo más
elementos químicos y nuevas propiedades, se fue cambiando el
criterio de clasificación de los elementos.
En 1869, el ruso D. Mendeleiev, y en 1870, el alemán J. Meyer,
trabajando independientemente, idearon la primera tabla
periódica de los elementos, en la que las propiedades de los
elementos se repetían cada cierto número de ellos. Sus tablas se
parecían mucho a la actual.

8. La tabla periódica (2)
En la tabla periódica actual, los elementos están ordenados en
orden creciente de número atómico y se distribuyen en filas o
periodos y en columnas o grupos.
Hay 7 periodos numerados de arriba abajo. El número del periodo
nos indica el número de capas electrónicas (completas o no) que
tiene un átomo neutro del elemento correspondiente.
Los periodos son de longitud diferente:
• El 1º es muy corto (sólo tiene 2 elementos).
• El 2º y el 3º son cortos (tienen 8 elementos cada uno).
• El 4º y el 5º son largos (tienen 18 elementos).
• El 6º y el 7º son muy largos (tienen hasta 32 elementos).

9. La tabla periódica (3)
Hay 18 grupos, que se numeran de izquierda a derecha. Los
elementos del mismo grupo o familia presentan propiedades
similares, debido a que todos ellos tienen el mismo número de
electrones en la última capa (electrones de valencia).
Grupo Nombre de los elementos Electrones de valencia
1 Alcalinos 1
2 Alcalinotérreos 2
3-12 Metales de transición 2*
13 Térreos 3
14 Carbonoideos 4
15 Nitrogenoideos 5
16 Calcógenos o anfígenos 6
17 Halógenos 7
18 Gases nobles 8
(*) se diferencian en su penúltima capa

10. 1. 3. Propiedades periódicas
Configuración electrónica.
Todos los elementos de un mismo grupo tienen la misma
cantidad de electrones en su última capa, o capa de
valencia.
Por ello los elementos pertenecientes al mismo grupo
presenten unas propiedades químicas similares, al estar
íntimamente ligadas al número de electrones en la capa
de valencia.

11. 1. 3. Propiedades periódicas
Configuración electrónica.
En el ejemplo se observa que todos los elementos
del grupo 1 presentan un electrón en su capa de valencia.

12. 1. 3. Propiedades periódicas
Configuración electrónica.
El mismo comportamiento ocurre en el resto de grupos del
sistema periódico (véanse abajo los grupos 17 y 18).

13. 1. 3. Propiedades periódicas
Configuración electrónica.
El mismo comportamiento ocurre en el resto de grupos del
sistema periódico (véanse abajo los grupos 17 y 18).
El número del periodo informa del número total de capas
o niveles de energía de los átomos de dicho periodo.
Ejemplo: el potasio (perteneciente al periodo 4) posee 4
capas o niveles
energéticos.

14. Ejemplo: Dados los elementos A, B, C, D, E y F de
números atómicos 2, 11, 17, 25, 33 Y 38 respectivamente:
a) Establezca la configuración electrónica de cada uno
de ellos.
b)Indique su situación en el sist. Periódico: período, grupo
c)¿Se trata de metales, o no metales?
d)Indica el ion más estable

15. Solución
a) A (Z=2): 1s2
B (Z= 11):1s2 2s2p6 3s1
C (Z= 17):1s2 2s2p6 3s2p5
D (Z= 25):1s2 2s2p6 3s2p6d5 4s2
E (Z= 33):1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p3
F (Z= 38):1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6 5s2

16. Solución
b) A (Z=2): Grupo 18 (Gas noble) Periodo 1 No Metal
B (Z= 11):Grupo 1 (M. Alcalino) Periodo 3 Metal
C (Z= 17): Grupo 17 (Halógeno) Periodo 3 No Metal
D (Z= 25): Grupo 7 (M. Transición) Periodo 4 Metal
E (Z= 33): Grupo 15 (Nitrogenoideos) Periodo 4 No
Metal
F (Z= 38):Grupo 2 (M. Alcalinotérreos) Periodo 5 Metal

17. Solución
c) A (Z=2): 1s2 A No forma ion
B (Z= 11):1s2 2s2p6 3s1 B+
C (Z= 17):1s2 2s2p6 3s2p5 C-
D (Z= 25):1s2 2s2p6 3s2p6d5 4s2 D2+
E (Z= 33):1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p3 E3-
F (Z= 38):1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6 5s2 F2+

18. 1. 3. Propiedades periódicas
Electronegatividad.
• Los gases nobles tienen una estructura electrónica
especialmente estable que se corresponde con ocho
electrones en su última capa: ns2p6 (excepto el He que
tiene dos electrones).
• Todos los elementos tienden a adquirir la estructura de
gas noble más cercano, debido a su estabilidad.
• La electronegatividad se define como la tendencia que
tienen los átomos para captar electrones al enlazarse con
otro átomo.
• Hasta conseguir el octeto en la capa de
valencia.

19. 1. 3. Propiedades periódicas
Electronegatividad.
• En general:
- Los no metales son elementos muy electronegativos, y
tienden a captar electrones, dando lugar a iones
negativos.
- Los metales son poco electronegativos y tienden a
perder electrones, dando lugar a iones positivos.

20. 1. 3. Propiedades periódicas
Electronegatividad.
• En general, la electronegatividad varía periódicamente, de
forma que los elementos situados más arriba y a la derecha
del sistema periódico son los más electronegativos y los
situados más hacia abajo y a la izquierda son los menos
electronegativos.
• El elemento más electronegativo (más “no metálico”) es el
flúor, seguido del oxígeno y del cloro.
• El menos electronegativo (más “metálico”) es el cesio.
•Los gases nobles son muy inertes, y no tiene sentido
hablar de electronegatividad en estos
elementos.

21. 1. 3. Propiedades periódicas
Electronegatividad.

22. 1. 3. Propiedades periódicas
Número de oxidación.
• El número de oxidación de un elemento es el número de
electrones que gana, cede o comparte cuando se une con
otro(s) elemento(s).
• Algunos elementos pueden actuar con distintos números
de oxidación, ya que según con qué otros elementos se
asocien, pueden ganar, ceder o compartir distinto número
de electrones.

23. 1. 3. Propiedades periódicas
Número de oxidación.
Ejemplos: El flúor (F) tiene el número de oxidación -1
significa que al combinarse con otros elementos tiende a
ganar un electrón.

24. Agrupación de átomos
Todas las sustancias que existen en la naturaleza pueden ser
átomos aislados, moléculas o cristales.
MOLÉCULA: es una agrupación de un
número concreto de átomos del mismo o
diferentes elementos. Es la parte más
pequeña de una sustancia que conserva sus
propiedades químicas.
CRISTAL: es un sólido cuyas partículas están
perfectamente ordenadas según un patrón
que se repite en las tres dimensiones del
espacio.

25. Agrupación de átomos en los elementos
Los elementos químicos se presentan en la naturaleza como:
1)Átomos aislados. A temperatura ambiente son sustancias
gaseosas. P.ej. los gases nobles.
2)Formando moléculas. La mayoría de los no metales se encuentran
formando moléculas diatómicas (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2). La
mayoría son sustancias gaseosas a temperatura ambiente.

26. Agrup. de átomos en los elementos (2)
3)Formando cristales no metálicos. El carbono se presenta en la
naturaleza de dos formas cristalinas diferentes:
grafito y diamante
4)Formando cristales metálicos. Las partículas que forman la red
son cationes (átomos a los que les faltan electrones), que se
encuentran rodeados por un “mar de electrones” en libertad.

27. Agrup. de átomos en los compuestos
2) Formando cristales covalentes. Algunos compuestos entre no
metales, como el cuarzo (SiO2), forman una red cristalina
tridimensional. Estas sustancias son duras y tienen puntos de
fusión altos.
1) Formando moléculas. Los no metales entre sí,
generalmente, se unen en forma de moléculas:
H2O, CO2,… Estas sustancias suelen tener puntos
de fusión y ebullición bajos.

28. Agrup. de átomos en los compuestos (2)
3) Formando cristales iónicos. Cuando los no metales se unen con
metales, lo hacen formando iones de distinto signo que se atraen
y se agrupan formando cristales: NaCl, MgO, K2S, … Suelen ser
sólidos solubles en agua y de alto punto de fusión.

29. Masa molecular
• MASA MOLECULAR: Es la masa de la molécula, expresada en
unidades de masa atómica (u). La masa molecular de un
elemento o de un compuesto es igual a la suma de las masas
atómicas de los átomos que aparecen en su fórmula.
Masa molecular del O2 = 2(16) = 32 u
Masa molecular del H2O = 2(1) + (16) = 18 u
Masa molecular del Na2CO3 = 2(23) + (12) + 3(16) = 106 u
Masa molecular del Al2(SO4)3 = 2(27) + 3(32) + 12(16) = 342 u
• COMPOSICIÓN CENTESIMAL: es el porcentaje en masa de cada
uno de los elementos que forman un compuesto.

30. Cantidad de sustancia: el mol
• MOL: Es la unidad de cantidad de sustancia del S.I. de unidades.
Un mol de cualquier sustancia contiene 6,022·1023 partículas
(átomos o moléculas) de dicha sustancia.
1 mol = 6,022·1023 partículas
• NÚMERO DE AVOGADRO (NA): es el número de partículas que
contiene un mol de cualquier sustancia.
• El número de partículas (N) de cualquier sustancia, es igual al
número de Avogadro (NA) por el número de mol (n) de dicha
sustancia:
·
A
N= N n