Ley Periódica Química General I 2012

Ley Periódica • Mendeleev estudió las configuraciones electrónicas y descubrió “la periodicidad” cuando estas eran similares.

• Configuración electrónica similar ► Propiedades químicas y físicas similares o periódicas.

ns2np6

ns2np5

ns2np4

ns2np3

ns2np2

d10

d5

d1

ns2

ns2np1

ns1

Configuración electrónica de los elementos en su estado natural

4f 5f 8.2

Qué dice la ley periódica? • Ley periódica: “Las propiedades de los elementos varían periódicamente cuando estos se arreglan en orden creciente de sus números atómicos”

Clasificación de los elementos

8.2

Ley periódica • Mendeleev los ordenó por peso o masa atómica, pero la existencia de isótopos creaba confusión hasta que Moseley los ordenó según su número atómico.

Tabla periódica • Es el sistema de arreglo y clasificación de los elementos de acuerdo a configuraciones electrónicas y propiedades similares. • En la actualidad se reconocen entre 114 hasta aproximadamente 118 elementos.

Cuándo se descubrieron los elementos

8.1

Divisiones en la tabla periódica • En la tabla periódica los elementos están divididos en grupos y períodos. • Grupo: es cada una de las columnas verticales. (hay 18 grupos) • Período: es cada una de las filas horizontales (hay 7 períodos)

La tabla periódica moderna

Grupos de la tabla periódica • En un grupo están los elementos que tienen configuración electrónica externa similar (electrones de la capa de valencia)

• Grupos I a VIII A: – H, Be, B, C, N, O, F, He

• Grupos I a VIII B: – Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe-Co-Ni, Cu, Zn

Clasificación de los elementos

8.2

Grupos de la tabla periódica • Los elementos que encabezan a cada grupo son los elementos representativos de cada grupo, pues representan con mayor claridad las propiedades químicas. • Los elementos del grupo B se llaman de transición pues en sus nubes electrónicas ocurren transiciones de electrones en sus subniveles.

Elementos de transición interna • Fuera de el cuerpo principal de la tabla periódica se encuentran: • Lantánidos o Lantanoides • Actinidos o Actinoides

• Se llaman así pues en sus niveles internos ocurren transiciones de electrones.

Clasificación de los elementos • Estado físico a temperatura y presión estándares ambientales (25ºC y 100 kPa) • 2 líquidos y 11 gases • Los demás son sólidos

• Metales, metaloides y no metales (densidad, brillo, dureza maleabilidad, ductibilidad, conductividad térmica y electrica)

Grupo IA • Recibe el nombre de METALES ALCALINOS. • Al reaccionar con agua, producen XOH, menos el hidrogeno. • Tienden a formar iones con carga 1+ y tener así configuración de gas noble.

•Tienen configuración electrónica ns1

Elementos del Grupo 1A (ns1, n  2) M+1 + 1e-

2M(s) + 2H2O(l)

2MOH(aq) + H2(g)

Incremento de la reactividad

M

8.6

Elementos del Grupo 1A (ns1, n  2)

8.6

Grupo IIA • Reciben el nombre de METALES ALCALINOTERREOS.

•Tienen configuración electrónica ns2

•Al reaccionar con H2O forman X(OH)2 •Forman iones 2+ con configuración de gas noble

Elementos del Grupo 2A (ns2, n  2) M

M+2 + 2e-

Be(s) + 2H2O(l)

M(s) + 2H2O(l)

Mg(OH)2(ac) + H2(g) M(OH)2(ac) + H2(g) M = Ca, Sr, or Ba Incremento de la reactividad

Mg(s) + 2H2O(g)

No hay reacción

8.6

Elementos del Grupo 2A (ns2, n  2)

8.6

Grupo IIIA • Conocido como Grupo del Boro. • El Boro es un metaloide (es mas parecido a un no metal) • El boro no forma iones, los otros si: Al3+, Ga3+, In3+, Tl3+, Ga+, In+, Tl+ • Solo el Al forma iones con configuración de gas noble.

• Configuración electrónica externa ns2np1

Elementos del Grupo 3A (ns2np1, n  2)

8.6

Elementos del Grupo 3A (ns2np1, n  2)

8.6

Grupo IVA • Conocido como grupo del Carbono. • No forman iones el C ni el Si, generalmente se combinan en forma covalente. (compartiendo electrones) • Forman iones: Ge2+, Sn2+ y Pb2+. • Configuración electrónica externa: ns2np2

Elementos del Grupo 4A (ns2np2, n  2)

8.6

Elementos del Grupo 4A (ns2np2, n  2)

8.6

Grupo VA • Conocido como grupo del nitrógeno o GRUPO DE LOS PNICÓGENOS. • Configuración electrónica externa: ns2np3 • El N, P, As forman iones 3- con configuración de gas noble. • El As, Sb y Bi pueden formar iones 3+: As3+, Sb3+ y Bi3+, sin configuración de gas noble. • El As actúa así por ser metaloide.

Elementos del Grupo 5A (ns2np3, n  2)

8.6

Elementos del Grupo 5A (ns2np3, n  2)

8.6

Grupo VIA • Conocido como grupo del oxígeno o GRUPO DE LOS CALCÓGENOS. • El O, S, Se, Te forman aniones O2-, S2-, Se2- y Te2-. • Tienen configuración electrónica externa: ns2np4

Elementos del Grupo 6A (ns2np4, n  2)

8.6

Elementos del Grupo 6A (ns2np4, n  2)

8.6

Grupo VIIA • Conocido como GRUPO DE LOS HALÓGENOS. • Configuración electrónica externa: ns2np5 • Todos forman aniones con carga 1-: F-, Cl-, Br-, I-. • Son elementos muy reactivos que forman moléculas muy estables. • En la naturaleza existen de forma diatómica: F2, Cl2, Br2, I2.

Elementos del Grupo 7A (ns2np5, n  2) X + 1e-

X-1

8.6

Elementos del Grupo 7A (ns2np5, n  2)

8.6

Grupo VIIIA • Conocido como GRUPO DE LOS GASES NOBLES. • Configuración electrónica externa: ns2np6

• Configuración electrónica mas estable que se conoce, con 8 electrones de valencia = octeto electrónico. • A veces se combinan con los halógenos pero en general no son reactivos.

Elementos del Grupo 8A (ns2np6, n  2) Niveles ns y subniveles np completamente llenos. Energías de ionización más altas que todos los elementos. No tienden a aceptar electrones extras.

8.6

Elementos del Grupo 8A (ns2np6, n  2) Niveles ns y subniveles np completamente llenos. No tienden a aceptar electrones extras.

8.6

Aspectos especiales. • Los elementos de transición al reaccionar o formar iones pierden electrones formando cationes. Esto se debe a su naturaleza metálica. Pierden sus electrones en s y d.

• Los metaloides que forman cationes pierden primero sus electrones en s y p. • Los elementos que forman iones ganan o pierden un máximo de 3 electrones, los que lo hacen con 4 son raros y por lo general inestables..

-1

-2

-3

+3

+2

+1

Aniones y cationes de los elementos representativos

8.2

Algunos conceptos • Ión: Átomo con cargas eléctricas. • Catión: Átomo que tiene carga positiva por la perdida de electrones. • Anión: Átomo que tiene carga negativa por la ganancia de electrones.

• Series isoelectrónicas: Átomos de distinto elemento con el mismo número de electrones.

Los metales

• Tienden a perder todos los electrones del conjunto exterior de orbitales.

Los no metales

• Ganan electrones para completar su conjunto exterior de orbitales.

Elementos de transición

•

Forman dos o mas iones con diferente carga.

•

El Plomo puede formar cationes con carga +2 (lo mas usual por pérdida de los electrones p) o con carga +4 (menos común por pérdida de los electrones s y p.

•

Como regla es importante ver que se pierden los electrones del número cuántico principal más alto.

Elementos de transición

• En los cationes de los metales de transición los orbitales 3d siempre tienen menor energía que los 4s. Esto favorece la pérdida de los electrones más energéticos.

Elementos de transición