Elementos químicos y su clasificación

Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Departamento de Ing. Química y Bioquímica

Ing. Eléctrica

Apuntes de

Química

Docente: L.A.Q.B. Rocío García Obregón

Semestre Agosto-Diciembre 2014

Unidad 2 Elementos químicos y su clasificación

2.1 Características de la clasificación moderna de los elementos

En 1817, J. Döbereiner observó que ciertos conjuntos de tres elementos (triadas de elementos) poseían propiedades muy parecidas. Hacia 1850 se conocían 20 triadas:

Ca – Sr – Ba

Cl – Br – I

S – Se – Te

P – As – Sb

Li – Na – K

Fe – Co – Ni

En 1863, J. Newlands ordenó los elementos por su masa atómica y observó que se repetía un ciclo de propiedades comunes cada ocho elementos (ley de las octavas):

1H 7Li 9Be 11B 12C 14N 16O

19F 23Na 24Mg 27Al 28Si 31P 32S

35Cl 39K 40Ca 52Cr 48Ti 55Mn 56Fe

En 1869, Dimitri Mendeliev sugiere el mismo patrón organizando los elementos conocidos en grupos de ocho elementos en orden de masa atómica creciente. Mendeleiev enunció la Ley periódica: “Si los elementos se organizan de acuerdo a sus pesos atómicos, sus propiedades se repiten periódicamente”.

Las propuestas de Mendeleiev fueron:

1. La periodicidad de las propiedades es inherente a la distribución.

2. La distribución se corresponde con la valencia de los elementos.

3. Las características de los elementos quedan determinadas por el valor de sus pesos atómicos.

4. Los errores en los pesos atómicos pueden corregirse a partir de la posición de los elementos de la tabla.

5. Los elementos cuyas propiedades son parecidas, o tienen pesos atómicos parecidos aumentan regularmente.

Los éxitos dela tabla de Mendeleiev fueron:

1. Dejó huecos que corresponderían a elementos sin descubrir: 44, 68, 72 y 100 (Sc, Ga, Ge y Tc).

2. Corrigió las masas atómicas de algunos elementos (I, Te, In, U).

Los problemas de la ordenación de Mendeleiev fueron:

1. Siguiendo el orden de las masas atómicas crecientes los elementos no siempre encajaban en el grupo con propiedades coincidentes. Tuvo que invertir el orden de Ni y Co, Y y Te.

2. Se estaban descubriendo elementos nuevos como holmio y samario para los que no había previsto huecos.

3. En algunos casos elementos del mismo grupo eran muy diferentes en cuanto a su reactividad química. Por ejemplo, el grupo I contiene metales alcalinos (muy reactivos) y metales de acuñación (Cu, Ag y Au, poco reactivos).

4. Para establecer un grupo, al menos se tenía que conocer un elemento: no se conocían los gases nobles y no se dejó espacio para ellos.

Tabla periódica de Mendeleiev

A fin de asegurar que los patrones de propiedades se ajustaran a la estructura de

la tabla fue necesario dejar espacios vacíos. estos espacios corresponderían a

elementos desconocidos.

Moseley llevó a cabo experimentos con rayos X descubriendo que:

 Al incidir un haz de rayos X en un elemento, los átomos de éste emiten rayos X de una frecuencia característica de cada elemento.

 Las frecuencias están correlacionadas con las cargas nucleares.

Esto le permitió a Moseley predecir nuevos elementos: 43, 61, 75 (Tc, Pm y Re). Encontró que al ordenar los elementos con respecto a sus cargas nucleares, se eliminaban las irregularidades de la tabla de Mendeleiev basada en la masa atómica y se definían con exactitud los huecos para los que era necesario encontrar elementos.

La Ley periódica de Moseley establece que “las propiedades físicas y químicas de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos (número de protones)”.

2.1.1 Tabla periódica larga y tabla cuántica

Los elementos químicos se ordenan según su número atómico (z). Los elementos de una columna constituyen un grupo. Los elementos de una fila horizontal constituyen un periodo.

El número atómico de un elemento es la cantidad de protones que hay en el núcleo del átomo de dicho elemento. El número atómico determina la identidad de un átomo. Por ejemplo, cada átomo con un número atómico de 6 es un átomo de carbono. El número atómico también nos indica la cantidad de electrones en un átomo neutro.

Los grupos o familias van del 1 al 18, aunque también se usa un sistema que enumera las columnas con números romanos y letras A y B.

Los elementos de los grupos A se conocen como elementos representativos. Los elementos de los grupos B y VIII se llaman elementos de transición. Algunos de los grupos tienen nombres específicos.

o Grupo 1: metales alcalinos (IA)

o Grupo 2: metales alcalinotérreos (IIA)

o Grupo 3-11: metales de transición

o Grupos 12

o Grupo 13: boroides (IIIA)

o Grupo 14: carbonoides (IVA)

o Grupo 15: nitrogenoides (VA)

o Grupo 16: calcógenos (VIA)

o Grupo 17: halógenos (VIIA)

o Grupo 18: gases nobles

o Lantanoides

o Actinoides

Hay 7 periodos y los elementos que los componen dependen de su carga nuclear. Cada periodo comienza con un metal activo y termina con un gas noble.

o 1er periodo (z = 1-2)

o 2º periodo (z = 3-10)

o 3er periodo (z = 11-18)

o 4º periodo (z = 19-36), primera serie de transición

o 5º periodo (z = 37-54), segunda serie de transición

o 6º periodo (z = 55-86), lantánidos

o 7º periodo (z = 87-118)actínidos

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.

La tabla cuántica sirve para deducir los números cuánticos están clasificados en 4 bloques según la posición de sus electrones y los

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