Competencia: Reconoce y comprende la importancia de la tabla periódica como herramienta útil para determinar las propiedades periódicas de los elementos químicos
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ÁREA: QUÍMICA GRADO: DÉCIMO PERIODO: II  COMPETENCIA: Reconoce y comprende la importancia de la tabla periódica como herramienta útil para determinar las propiedades periódicas de los elementos químicos. DESEMPEÑOS:
VIVENCIA
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA TABLA PERIÓDICA A lo largo del siglo XIX aumentó espectacularmente el número de los elementos químicos conocidos. Se comprobó, además, que entre algunos elementos existían notables semejanzas en sus propiedades químicas y físicas. Ante este hecho, y con objeto de presentar de modo racional los conocimientos de la Química, se creyó que podría ser muy útil ordenar los elementos de algún modo que reflejase las relaciones existentes entre ellos. Tras varios intentos, en 1869 el químico ruso D. Mendeleiev presentó una tabla en la que aparecían los elementos distribuidos en filas y columnas, agrupados ordenadamente en diversas familias, siguiendo un orden creciente de masas atómicas. En la actualidad esta tabla aparece bastante modificada, ya que se ordenan los elementos por orden creciente de número atómico. Dicha tabla, a la que llamamos Tabla Periódica o Sistema Periódico, es una expresión de las relaciones que existen entre los elementos químicos. Por eso, favorece su estudio y nos permite deducir muchas de sus propiedades con sólo saber su situación en ella. Las 7 filas horizontales reciben el nombre de períodos y las 18 filas verticales o columnas se llaman grupos y se identifican con números romanos y diferenciados como grupo A y B. los elementos del grupo A se conocen como elementos Representativos y los del grupo B como elementos de Transición. Algunos de estos grupos tienen nombres especiales; así ocurre con el 16, los calcógenos (O, S, Se, Te); el 17, los halógenos (F, Cl, Br, I), o el 18, los gases nobles (He,Ne, Ar,...). Debajo del cuerpo principal de la tabla se presentan 2 filas de 14 elementos, cada una, que, en realidad, hacen parte de los períodos 6 y 7. Estos dos conjuntos de elementos se conocen como Lantánidos y Actínidos, que en conjunto reciben el nombre de Tierras Raras (se localizan fuera de la tabla periódica por razones de espacio).
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Como sabes en la corteza atómica se encuentran los electrones moviéndose alrededor del núcleo atómico. Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrónica de los átomos son bastante complejos, las ideas básicas son las siguientes: 1. Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo. Con la siguiente fórmula se puede hallar el número de electrones por nivel 2(n)2, en donde n representa el nivel de energía. 2. A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f. y en cada uno de ellos se localizan como máximo 2, 6, 10 y 14 electrones respectivamente. 3. En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7). En cada capa o nivel se puede situar un número máximo de electrones que viene dado por la expresión: nº electrones = 2(n)2, donde n es el número de orden de la capa o nivel. La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:
Para tener una idea muy aproximada de la distribución de los electrones en los diferentes niveles y subniveles se utiliza el diagrama de Möller. Este diagrama indica el orden de llenado de los subniveles y niveles de energía de un átomo, de arriba hacia abajo, siguiendo el sentido de las flechas, hasta llegar al número de electrones que tiene dicho átomo.
Ejemplo. Escribe la estructura electrónica (distribución de electrones en la corteza) del elemento Holmio. Ho (Z = 67). El número de protones coincide con el número atómico, es decir tendrá 67 protones. En el átomo neutro habrá tantos protones como electrones: nº e- = 67. Dibujando el diagrama de Möller, se van cubriendo los huecos hasta alcanzar el número de 67 electrones.
La configuración electrónica es: 1 s2, 2 s2,2 p6, 3 s2, 3 p6, 4 s2, 3 d10 , 4 p6, 5 s2 ,4 d10 ,5 p6, 6 s2, 4 f11 El subnivel que se está llenando se debe poner al final, en nuestro ejemplo 4 f11. En química resulta de importancia los electrones más lejanos al núcleo: - Electrones de los subniveles ‘s’ y / o ‘p’ del último subnivel. - Electrones de los subniveles ‘d’ o ‘f’ que estén incompletos. En nuestro ejemplo los electrones que resultan de interés en química serían 6 s2 4 f11 al ser lo que están más lejos del núcleo, resultando más fácil que intervengan en las reacciones químicas habituales. El resto de los electrones se encuentran en niveles / subniveles más unidos al núcleo, resultando más difícil extraerlos / moverlos a otros nivel en las reacciones químicas habituales. EJERCICIO: Realiza la configuración electrónica para los átomos de Cu, Pt, Ti, Na, O, Cl, Ge, Al, I, P, S, Mg. No olvides buscar sus respectivos números atómicos en la tabla periódica. Elementos Representativos: Se ubican dentro de la tabla periódica, ocupando a la izquierda dos columnas y a la derecha un bloque de seis columnas. A estos grupos, pertenecen ocho familias (recuerde que las familias se representan con número romano y la letra A, así: IA, IIA, IIIA, IVA… VIIIA). Los electrones de valencia: son electrones que pertenecen al último nivel y nos ayudan a determinar la familia o grupo a la cual pertenece un elemento  El período lo determina, el último nivel de energía. Ejemplo: escribe la configuración electrónica para el litio (Li) y el nitrógeno (N) ¿Cuáles son las configuraciones electrónicas de sus últimos niveles de energía? Con base a lo anterior, ¿A cuáles grupos y a que períodos pertenecen? Solución. Li = Z = 3 1S2, 2S1 Configuración electrónica = 2S1 Electrones de Valencia = 1 Por lo tanto pertenece a la familia IA, y como su último nivel de energía es 2, pertenece al Período 2. N = Z = 7 1S2, 2S2, 2p3 Configuración electrónica = 2S2, 2p3 Electrones de Valencia = 5 Por lo tanto pertenece a la familia VA, y como su último nivel de energía es 2, pertenece al Período 2. EJERCICIO: Sin hacer uso de la tabla periódica, resuelvo los siguientes ejercicios en el cuaderno. (Como no utilizas la tabla periódica, a continuación te damos el número atómico) Determinar la familia o grupo y el período a que pertenecen los siguientes elementos:
Elementos de Transición: Se ubican en el centro de la tabla periódica, formando un bloque de 10 columnas. (Recuerda que estas familias se designan con el número romano y la letra B así: IB, IIB, IIIB… VIIIB)
EJERCICIO: Sin hacer uso de la tabla periódica, resuelvo los siguientes ejercicios en el cuaderno. (Como no utilizas la tabla periódica, a continuación te damos el número atómico) Determinar la familia o grupo y el período a que pertenecen los siguientes elementos:
Tamaño del átomo La medida del tamaño del átomo se lleva a cabo mediante la determinación de su radio. En resumen, el radio atómico varía de la siguiente forma:
Electronegatividad La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo. La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electronegatividad, desarrolló esta escala en 1932. Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en su estado fundamental y en fase gaseosa EJERCITACIÓN Resuelvo los siguientes ejercicios en el cuaderno:
En la Tabla Periódica actual, los elementos químicos conocidos aparecen colocados por orden creciente de su número __________ en 7 filas horizontales, llamadas _________ y 18 columnas, llamadas ____________, cuyos elementos tienen un comportamiento químico _____________. 5. Realiza la configuración electrónica de 10 elementos diferentes a los mencionados en la guía o en clase, y determina su grupo y período. Clasifíquelos de acuerdo a su tamaño atómico y electronegatividad. LOCALIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS EN LOS GRUPOS Y PERIODOS DE LA TABLA PERIÓDICA. |
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