Teor

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La Tabla Periódica de los elementos
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(No Transcript)
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Importancia de la tabla periódica

• Toda la materia del Universo se debe a
  combinaciones de las casi 120 sustancias básicas
  que llamamos elementos.
• Al estudiar Química, nos podemos ahogar en los
  datos si no percibimos los patrones de
  comportamiento de los diversos grupos en que
  clasificamos esas sustancias.
• El gran valor de saber reconocer los patrones de
  comportamiento y de aprender las reglas y
  generalizaciones es que nos ahorran tener que
  aprender muchos datos individuales.
• La tabla periódica es la herramienta más
  importante que los químicos usan para organizar y
  recordar datos químicos.

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Importancia de la tabla periódica

• La Química nos ayuda a entender las propiedades
  de la materia en términos de los átomos que la
  componen.
• La configuración electrónica de los elementos nos
  permite explicar la repetición de las propiedades
  físicas y químicas.
• Los elementos de una misma columna o grupo de la
  tabla periódica contienen el mismo número de
  electrones en sus orbitales de capa externa, u
  orbitales de valencia.
• Las propiedades químicas de un elemento dependen
  de sus orbitales de valencia, ya que éstos
  determinan la forma en que sus átomos interactúan
  con átomos de otros elementos.

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Antecedentes

• En 1789, Antoine Lavoisier publicó su obra más
  importante fijando los fundamentos de la Química
  como una disciplina genuinamente científica y
  estableciendo una definición más clara de lo que
  era un elemento químico
• Se entiende por elemento toda aquella sustancia
  que no puede descom-ponerse en otras más
  sencillas.

Antoine Lavoisier Padre de la Química Moderna

• Lavoisier presentó además la primera tabla de los
  elementos que, aunque muy incompleta, se puede
  considerar como la base a partir de la cual
  surgió la tabla periódica moderna.

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Antecedentes

• A principios del siglo XIX, los avances en la
  Química hicieron más fácil aislar los elementos
  de sus compuestos.
• En consecuencia, el número de elementos químicos
  conocidos se duplicó de 27 a 63 hacia el año
  1865. Al aumentar este número, los científicos
  comenzaron a buscar patrones en sus propiedades e
  investigar la posibilidad de clasificarlos en
  formas útiles.
• En 1860 el químico italiano Stanislao Cannizzaro
  puso de manifiesto el hecho de que algunos
  elementos (por ejemplo el O2) poseen moléculas
  que contienen dos átomos.
• Esta aclaración permitió que los químicos
  lograran tener una lista consistente de elementos.

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Antecedentes

• La ley periódica surge en forma empírica antes de
  ser conocidos sus verdaderos fundamentos.
• Sus descubridores y antecesores nada sabían de
  electrones, protones, neutrones y, menos aún, de
  la configuración electrónica.
• Los científicos de la época tampoco tenían
  conocimiento del concepto del número atómico los
  primeros intentos por encontrar un comportamiento
  periódico fueron hechos ordenando los elementos
  según su masa atómica.
• No obstante, tanto la ley como el sistema por
  ella conformado, fueron de gran valor para el
  desarrollo de la Química de fines del siglo XIX.

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Antecedentes

• Berzelius, Jöns Jakob, barón de, (1779-1848),
  químico sueco, considerado uno de los fundadores
  de la Química moderna.
• Clasificó a los elementos en metales y no metales
  (como había hecho Lavoisier).
• Descubrió y aisló varios elementos químicos.
• Introdujo el término catalizador y explicó la
  naturaleza e importancia de la catálisis.

• Introdujo también el sistema actual de notación
  química N (Nitron-gen) para el nitrógeno, Na
  (Natrium) para el sodio, Ni (Nickel) para el
  níquel, Nb (Niobe) para el niobio.
• Desarrolló una teoría que establece que los
  compuestos químicos están formados por
  componentes de carga negativa y positiva.
• Todo su trabajo teórico se basaba en una
  elaborada medición experimental.

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Antecedentes

• Johann Wolfgang Döbereiner (1827)
• Este químico alcanzó a elaborar un informe que
  mostraba una relación entre la masa atómica de
  ciertos elementos y sus propiedades él observó
  que había ciertos elementos que tenían
  propiedades muy similares y que se presentaban en
  tríadas.

Debido al número limitado de elementos conocidos
y a la confusión existente en cuanto a la
distinción entre masas atómicas y masas
moleculares, los químicos no captaron el
significado de las tríadas de Döbereiner.
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Antecedentes

• John A. R. Newlands
• En 1864, el químico inglés Newlands comunicó a la
  Real Sociedad Inglesa de Química su observación
  de que al ordenar los elementos en orden
  creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo
  del hidrógeno), el octavo elemento a partir de
  cualquier otro tenía unas propiedades muy
  similares al primero.
• Llamó a esta repetición periódica la ley de las
  octavas, por su analogía con la escala musical.
• Como a partir del calcio dejaba de cumplirse la
  regla, esta ordenación no fue apreciada por la
  comunidad científica, que lo menospreció y
  ridiculizó.
• 23 años más tarde, fue reconocido por la Royal
  Society, que concedió a Newlands su más alta
  condecoración, la medalla Davy.

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La tabla periódica de Mendeleev

• En 1869 Dimitri Mendeleev en Rusia -basándose en
  la variación de las propiedades químicas- y un
  año después Julius Lothar Meyer en Alemania
  -basándose en la variación del volumen atómico-
  publicaron esquemas de clasificación de los
  elementos casi idénticos.
• Los trabajos de Mendeleev y de Meyer condujeron
  al descubrimiento de la ley de periodicidad de
  los elementos químicos o ley periódica de los
  elementos
• Las propiedades químicas y físicas similares
  ocurren periódicamente si los elementos se
  acomodan en orden de masa atómica creciente, es
  decir, las propiedades de los elementos son
  función periódica de sus masas atómicas.

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La tabla periódica de Mendeleev

• Aunque en lo esencial ambos llegaron a la misma
  conclusión, se le da el crédito a Mendeleev
  porque éste promovió sus ideas de forma mucho más
  vigorosa y se adelantó un año en la publicación
  de sus hallazgos, con lo que estimuló una gran
  cantidad de trabajos nuevos en Química.
• Además de lo anterior, el trabajo de Mendeleev
  fue más extenso y llegó incluso a predecir la
  existencia y propiedades de elementos
  desconocidos en ese momento.
• Por ejemplo, tanto el galio (Ga) como el germanio
  (Ge) eran desconocidos en esa época. Mendeleev
  predijo audazmente su existencia y propiedades,
  refiriéndose a ellos como eka-aluminio y
  eka-silicio, por los elementos abajo de los
  cuales aparecen en la tabla periódica.

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La tabla periódica de Mendeleev
Es, Ekasilicio (Mendeleev 1871)
Ge, Germanio (Winkler 1886)
El gran parecido del germanio con el elemento
predicho por Mendeleev fue lo que lo ayudó a
conseguir finalmente la aceptación general de
este sistema de ordenación, que es el precursor
más importante de la moderna tabla periódica.
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El número atómico
En 1913, dos años después de que Rutherford
propusiera el modelo nuclear del átomo, un físico
inglés llamado Henry Moseley (1887-1915)
desarrolló el concepto de los números atómicos.
Rayos X
Electrones alta energía
Moseley determinó las frecuencias de los rayos X
emitidos después de que diferentes elementos se
bombardeaban con electrones de alta energía, y
vio que cada elemento produce rayos X con una
frecuencia característica además, observó que
por lo general la frecuencia aumentaba al
aumentar la masa atómica. Moseley acomodó las
frecuencias de rayos X en orden asignándoles un
número entero singular, llamado número atómico, a
cada elemento. Ahora sabemos que el número
atómico es igual tanto al número de protones en
el núcleo como al número de electrones que hay en
el átomo.
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El número atómico

• Ley periódica de Moseley establece que las
  propiedades físicas y químicas de los elementos
  son función periódica de sus números atómicos
• El concepto de número atómico aclaró algunos
  problemas del modelo temprano de la tabla
  periódica, que se basaba en masas atómicas.

• Los estudios de Moseley también predijeron
  "agujeros" en la tabla periódica, que
  posteriormente dieron lugar al descubrimiento de
  nuevos elementos.

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Tipos de Elementos
http//www.acienciasgalilei.com/qui/tablaperiodica
0.htm
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Propiedades de los elementos
18
Propiedades físicas de metales y no metales
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Propiedades químicas de metales y no metales
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Estructura
Períodos

• ?PERÍODO Renglón de elementos donde las
  propiedades químicas van cambiando
  paulatinamente.
• Existen 7 PERÍODOS, con 2, 8, 8, 18, 18, 32 y 32
  elementos respectivamente.

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Estructura

• ?GRUPO Columna de la tabla con elementos cuyas
  propiedades químicas son semejantes.
• Existen 18 GRUPOS, algunas con nombres
  particulares, la mayoría toma el nombre del
  elemento inicial de la familia.

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Estructura
s
p
f
d

• ?BLOQUE Conjunto de grupos o familias que tienen
  propiedades comunes y semejanzas en su estructura
  interna.
• Existen 3 BLOQUES de elementos Representativos,
  Transición o metales pesados y Transición interna
  o tierras raras.

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Propiedades periódicas

• Ciertas propiedades de los elementos pueden
  predecirse con base en su posición en la tabla
  periódica, sobre todo en forma comparativa de
  unos con otros.
• La ordenación periódica de los elementos, se
  realizó de forma que elementos con propiedades
  químicas similares quedaran en la misma columna,
  logrando que algunas propiedades aumentaran o
  disminuyeran regularmente al bajar en el grupo.
• De esta forma, manejar correctamente la tabla
  periódica significa conocer las propiedades de
  cada grupo de elementos y sus compuestos
  valencia, óxidos que forma y sus propiedades,
  carácter metálico, etc.

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Radio atómico

• Un átomo contiene tantos electrones como protones
  tiene en su núcleo, de forma que es
  eléctricamente neutro los electrones se
  distribuyen en capas concéntricas alrededor del
  núcleo.
• En las interacciones entre los distintos átomos
  sólo intervienen los electrones situados en su
  capa exterior, ya que son los que se encuentran
  más lejos del núcleo y los que están atraídos más
  débilmente, por lo que se pierden con mayor
  facilidad.
• Es común llamar a los electrones de la capa
  exterior electrones de valencia. Los electrones
  de las capas interiores se llaman electrones
  internos.
• El radio atómico es la distancia media entre los
  electrones de valencia y el núcleo.

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Energía de ionización

• Es la cantidad de energía que se requiere para
  eliminar el electrón más débilmente unido al
  átomo.
• La energía de ionización en los períodos aumenta
  de izquierda a derecha y en los grupos, aumenta
  de abajo hacia arriba.
• Dos factores influyen sobre la energía de
  ionización
• Por una parte será mayor cuanto más atraído esté
  el electrón que se pierde por el núcleo atómico.
• Por otro lado, como los átomos tienden a tener
  ocho electrones en su capa de valencia, acercarse
  a este ideal disminuirá la energía de ionización,
  y alejarse de él la aumentará.

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Cuando el átomo pierde electrones, se forma un
ion con una o varias cargas positivas que recibe
el nom-bre de catión. En general, los cationes
son iones metálicos. El radio de un catión
siempre es menor que el del átomo del que procede.
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Afinidad electrónica

• Cantidad de energía desprendida cuando un átomo
  gana un electrón adicional. Es la tendencia de
  los átomos a ganar electrones. La afinidad
  electrónica aumenta en los periodos hacia la
  derecha, y en los grupos hacia arriba.
• Como la energía de ionización, la afinidad
  electrónica dependerá de la atracción del núcleo
  por el electrón que debe capturar, de la
  repulsión de los electrones existentes y del
  acercamiento o alejamiento a completar la capa de
  valencia con ocho electrones.
• A diferencia de la energía de ionización, la
  medición de la afinidad electrónica es
  complicada sólo en muy pocos casos puede
  realizarse de forma directa y los datos que se
  tienen no son completamente confiables.

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Cuando un átomo gana electrones, se forma un ion
con una o varias cargas negativas que recibe el
nombre de anión. En general, los anio-nes son
iones no metálicos. Los aniones siempre tienen un
radio mayor que el de los átomos de los que
proceden.
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Electronegatividad

• Es una medida de la atracción que ejerce un átomo
  de una molécula sobre los electrones del enlace.

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El enlace químico

• Se define como la fuerza de unión que existe
  entre dos átomos, cualquiera que sea su
  naturaleza, debido a la transferencia total o
  parcial de electrones para adquirir ambos la
  configuración electrónica estable
  correspon-diente a los gases nobles.
• Cuando los átomos se enlazan entre sí, ceden,
  aceptan o comparten uno o varios electrones de
  valencia.
• Esto es porque los átomos pueden reaccionar unos
  con otros para formar nuevas substancias
  denominadas compuestos.
• El compuesto resultante es química y físicamente
  diferente de los elementos que lo originaron.

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Conceptos básicos de los enlaces químicos

• Resulta útil clasificar los enlaces químicos en
  tres grupos amplios (1) enlaces iónicos, (2)
  enlaces covalentes y (3) enlaces metálicos.
• 1. El término enlace iónico se refiere a las
  fuerzas electrostáticas que existen entre iones
  con carga opuesta los iones pueden formarse a
  partir de átomos por la transferencia de uno o
  más electrones de un átomo a otro.
• Las sustancias iónicas casi siempre son el
  resultado de la interacción entre metales de la
  extrema izquierda de la tabla periódica
  (cationes) y no metales de la extrema derecha
  (aniones).

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El enlace iónico
11Na
? 11Na 1s22s22p63s1

1s22s22p6
Ne

17Cl ?
17Cl-
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6

Ar
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Características de los compuestos iónicos

• Están formados por metal no metal.
• No forman moléculas, existen como un agregado de
  aniones (iones negativos) y cationes (iones
  positivos).
• Los metales ceden electrones formando cationes,
  los no metales aceptan electrones formando
  aniones.
• Son sólidos a temperatura ambiente, ninguno es un
  líquido o un gas.
• En solución acuosa, son buenos conductores de la
  electricidad.
• Tienen altos puntos de fusión y ebullición.
• Son solubles en solventes polares como el agua.

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Conceptos básicos de los enlaces químicos

• 2. Un enlace covalente es el resultado de
  compartir electrones entre dos átomos.
• Los ejemplos más conocidos de enlaces covalentes
  se observan en las interacciones de los elementos
  no metálicos entre sí.

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Características del enlace covalente

• Se caracterizan por la compartición de
  electrones. Los átomos no ganan ni pierden
  electrones, los comparten.
• Está formado por elementos no metálicos pueden
  ser 2 ó más no metales.
• Pueden estar unidos por enlaces sencillos, dobles
  o triples, dependiendo de los elementos que se
  enlazan.
• El enlace covalente puede ser

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Características del enlace covalente

• Características de los compuestos covalentes
• Pueden presentarse en cualquier estado de la
  materia sólido, líquido o gaseoso.
• En general, son malos conductores del calor y la
  electricidad.
• Tienen puntos de fusión y ebullición
  relativamente bajos.
• Son solubles en solventes no polares como
  benceno, tetracloruro de carbono, etc., e
  insolubles en solventes polares como el agua.

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Molécula la partícula más pequeña de una
sustancia, que mantiene las propiedades químicas
específicas de esa sustancia. La mayor parte de
la materia se compone de moléculas o iones sólo
los gases nobles existen como átomos
aislados. Muchos elementos se encuentran en la
naturaleza en forma molecular (oxígeno, O2
ozono, O3). Los compuestos que están formados por
moléculas se denominan compues-tos moleculares
por lo general, los compuestos moleculares sólo
contienen no metales. Imágenes tomadas de
Química, la Ciencia Central, Brown, LeMay,
Bursten Ed. Pearson Prentice Hall, 7a. Edición,
1998
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Conceptos básicos de los enlaces químicos

• 3. El enlace metálico se da entre elementos de
  electrone-gatividades bajas y muy parecidas.
• En estos casos ninguno de los átomos tiene más
  posibilidades que el otro de perder o ganar los
  electrones.
• La forma de cumplir la regla de octeto es
  mediante la compartición de electrones entre
  muchos átomos.

Se crea una nube de electrones que es compartida
por todos los núcleos de los átomos que ceden
electrones al conjunto. Los electrones que se
comparten se encuentran deslocalizados entre los
átomos que los comparten.
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Conceptos básicos de los enlaces químicos

• Existe una teoría llamada "teoría del electrón
  libre", que pretende explicar las propiedades del
  estado metálico.
• Esta teoría supone que los electrones externos de
  los átomos metálicos, se liberan de éstos, ya que
  están débilmente unidos los átomos adquieren
  carga positiva.
• Los electrones se agrupan en un mar electrónico
  que sirve como material de unión que impide que
  se separen los iones positivos.
• Los electrones son compartidos por los átomos,
  pero pueden moverse a través del sólido, por lo
  que estos materiales tienen buena conductividad
  térmica y eléctrica, brillo, maleabilidad y
  ductilidad.

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Conceptos básicos de los enlaces químicos
Enlace Covalente
Enlace Iónico
Sólo participan algunos e- de valencia, los otros
son pares libres. (También están los e-
internos). La fuerza que mantiene unidos a los
átomos en la molécula se llama energía de enlace.
Mismo elemento
Compuesto
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Resumen

• En resumen, la tabla periódica es una herramienta
  útil que correlaciona las propiedades de los
  elementos de una forma sistemática y ayuda a
  hacer predicciones con respecto al comportamiento
  químico.
• Pocas sistematizaciones en la historia de la
  ciencia pueden rivalizar con el concepto de la
  ley periódica de los elementos como una clarísima
  revelación del orden que existe en el universo.
• En el patrón rítmico de las propiedades de los
  elementos, estas unidades arquitectónicas con las
  que se ha construido el universo no cambian en
  forma caprichosa, sino siguiendo un orden que
  hemos logrado explicar y ahora nos es de gran
  utilidad.

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Línea del tiempo de la tabla periódica (1)
www.scribd.com/doc/4025134/Recta-historica-de-la-t
abla-periodica
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Línea del tiempo de la tabla periódica (2)
www.scribd.com/doc/4025134/Recta-historica-de-la-t
abla-periodica