TABLA PERIODICA y "Tabla periódica larga y Tabla cuántica."

TABLA PERIODICA

La tabla periódica es una clasificación de los 109 elementos químicos, de los cuales los últimos cuatro aun no han sido caracterizados completamente, debido a que son obtenidos artificialmente y a que tienen un tiempo de vida media muy corto (menos de dos segundos). 

Tabla periódica larga y Tabla cuántica.

Tabla periódica larga:

La clasificación de los elementos basada en su número atómico dio como resultado la tabla periódica moderna, de Alfred Werner, actualmente conocida como tabla periódica larga. Esta tabla está integrada por todos los elementos encontrados en la naturaleza, así como los obtenidos artificialmente (sintéticos) en el laboratorio, y se encuentran acomodados en función de la estructura electrónica de sus átomos, observándose un acomodó progresivo de los electrones de Valencia en los niveles de energía (periodos). Los elementos que presentan configuraciones electrónicas externas similares, quedan agrupados en columnas verticales llamadas familias o grupos. Podemos distinguir que en ella se encuentran ubicados también por clases de elementos, pesados, grupos o familias y bloques.

CLASES DE ELEMENTOS

Cuando los elementos se clasifican de acuerdo a sus características físicas y químicas, se forman dos grandes grupos: metales y no metales. Además, existe un tercer conjunto de elementos que se caracterizan por la indefinición de sus propiedades ubicadas entre los metales y no metales, llamados metaloides o semimetales.

Metales.

 Los metales son reconocidos por sus propiedades físicas, como el brillo metálico, conductividad eléctrica y térmica, la dureza, la ductibilidad y la maleabilidad. En los metales del mismo periodo es mas reactivo el que tiene un número menor de electrones en su capa externa. Comparando al sodio y al aluminio, que se encuentran en el periodo dos, el sodio es mas reactivo porque tiene un electrón de Valencia y el aluminio tiene tres, pues es más fácil ceder un electrón que dos o más.

  Na       1s²,2s²,2p⁶,3s¹

---------------------->    Capa externa 1 electrón de Valencia

  Al       1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p¹

---------------------->   Capa externa 3 electrones de Valencia

Como se observa en la tabla, casi el 80% de los elementos se clasifican como metales

No metales.

Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar su capa externa (capa de Valencia) con ocho y, así, lograr una configuración estable de gas noble. Son mas reactivos los de menor número atómico, porque en este caso la distancia entre el núcleo y los electrones de su ultima orbita es menor y, por lo tanto, la fuerza de atracción del núcleo hacia los electrones de otros elementos es mayor. Así, en el grupo de los halógenos el mas reactivo es el flúor, con numero atómico 9, y el menos reactivo es el yodo, con numero atómico 53; ya que aunque los dos tienen siete electro-nes en su capa de Valencia (ns², np⁵), los del fluor son atraídos con mayor fuerza, por estar más cerca del núcleo (nivel 2), que los del yodo, que está en el nivel 5.

Metaloides

Los elementos boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te) y polonio (Po), que se encuentran abajo y arriba de la Iínea en escalera que divide a los metales de los no metales, se denominan metaloides porque sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales; por ejemplo, conducen la corriente eléctrica, pero no al grado de los metales.

 PERIODO

En la tabla periódica, los elementos se encuentran ordenados en líneas horizontales. Son siete en total y hay cortos y largos.  Cada periodo comienza con un metal activo y termina con un gas noble, haciendo el recorrido de izquierda a derecha. Cabe señalar que en un periodo el numero atómico aumenta en sentido del recorrido.

SIMBOLO DE LOS ELEMENTOS

Se llama elemento a la sustancia que no puede descomponer en otra mas sencilla por métodos químicos. Cada elemento esta representado en la tabla periódica mediante un símbolo.

Berzelius fue el primero en utilizar la simbología moderna, propuso que a todos los elementos se les diera un símbolo tomando la primera letra de su nombre. Cuando había dos o más elementos cuyo nombre comenzaba  la misma letra , se añadía una segunda letra del nombre , en otros casos se utilizaba la raíz latina del elemento. En la escritura de los símbolos la primera letra siempre es mayúscula y la segunda es minúscula.

CONSTRUCCION DE TABLA PERIODICA CON BASE EN LA CONFIGURACION ELECTRONICA.

Los elementos están ordenados en la tabla periódica conforme su número atómico y el tipo de subnivel en el que se encuentra colocado su ultimo electrón (electrón diferencial).

Los números atómicos de los elementos conocidos hasta ahora solo permiten ocupar orbítales de los subniveles s, p, d, y f., debido a esto, la tabla periódica de los elementos se divide en cuatro bloques: bloque s, bloques p, bloques d y bloques f.

Los elementos que forman los bloques s y p se llaman representativos, y conforme las familias de los subgrupos A. Los elementos de la familia IA y IIA tienen su electrón diferencial en el orbital de un subnivel s y de la familia IIIA , hasta VIIIA , en el subnivel p.

 El conjunto de los elementos con electrón diferencial situado en el subnivel d, forma los grupos o familias B y se denomina de transición.

Los elementos del bloque f que forman la serie del actinio y lantano tienen sus electrón diferencial colocado en un orbital de subnivel f y reciben el nombre de tierras raras o de transicion interna.

 GRUPOS O FAMILIAS

Son conjuntos de elementos que tienen propiedades químicas muy similares. Están colocados en 18 columnas verticales y se identifican con números romanos del I al VIII. Se encuentran divididos en grupos A y B. A los elementos de los grupos A, del IA al VIIA, se les llama elementos representativos, y a los de los grupos B, elementos de transición.

 Nombres de las Familias o Grupos Representativos

Grupo I                Metales Alcalinos

Grupo II                Metales Alcalinotérreos

Grupo III               Familia del boro

Grupo IV              Familia del carbono

Grupo V               Familia del nitrógeno

Grupo VI              Familia del oxígeno o calcógenos

Grupo VII             Familia de los halógenos

GrupoVIII             Gases nobles o inertes

Grupo IA

Los elementos que pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos. Todos son suaves y brillantes (exceptuando al hidrogeno, que es un no metal muy reactivos con el aire y el agua; por ello, no se encuentran libres en la naturaleza y cuando se logran aislar, para evitar que reaccionen, se deben conservar sumergidos en ciertos líquidos, como por ejemplo aceites o éter de petróleo. Reaccionan con los elementos del grupo VIIA, formando compuestos iónicos.

Su configuración electrónica exterior es (ns1); tienden a perder este electrón y a quedar con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más electropositivos. El francio, que es el último elemento de este grupo, es radiactivo.

En la tabla periódica se coloca al hidrogeno en este grupo debido al único electrón que posee; es un elemento gaseoso y sus propiedades no son las mismas que las del resto de los metales alcalinos.

Grupo IIA

Estos elementos presentan ciertas propiedades similares a los metales alcalinos, pero son un poco menos reactivos y se les conoce como metales alcalinotérreos. Con el oxigeno del aire forman óxidos, y reaccionan con los elementos del grupo VIIA (halógenos) formando sales.

Tienen completo su orbital s en su capa externa (ns2) y tienden a perder estos electrones tomando la configuración del gas noble que les antecede; por ello, su número de oxidación es de +2.

La reactividad de estos metales aumenta al desplazarse de arriba hacia abajo en el grupo; por ejemplo, el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno formando óxidos solo a temperaturas elevadas, mientras que el calcio, el estroncio y el bario lo hacen a temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del grupo anterior, es un elemento radiactivo.

Grupo IIIA

Este grupo está formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio. El boro es un metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el más importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al combinarse con el oxigeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción posterior; por ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y materiales estructurales.

La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np1). Estos elementos forman también compuestos moleculares, que son característicos de los no metales; esto se explica por la configuración electrónica que presentan y por su ubicación en la tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en la tabla periódica, el carácter metálico de los elementos representativos empieza a perderse gradualmente.

Grupo IVA

El carbono es un no metal y es el elemento que encabeza este grupo, al que también se le conoce como la familia del carbono; los dos elementos siguientes, el silicio y el germanio, son metaloides; estos tres primeros elementos forman compuestos de carácter covalente. El estaño y el plomo, elementos que finalizan este grupo, son metales.

                La configuración electrónica externa de los elementos de este grupo es (ns2np2). La tendencia que presentan en la disminución de sus puntos de fusión y ebullición, del silicio hasta el plomo, indica que el carácter metálico de los elementos de este grupo va en aumento.

Sin duda, el más importante de este grupo es el carbono, que da origen a todos los compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un elemento muy abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en la fabricación de "chips" de microcomputadoras. El germanio, por ser un semiconductor de la corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de transistores; y los dos últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de los metales.

 Grupo VA

Este grupo se conoce como familia del nitrógeno. Está compuesto por el nitrógeno y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son metaloides; y por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo presenta una variación muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus elementos.

La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np3). El nitrógeno, que existe en forma de gas diatónica, es un no metal, importante como compuesto principal de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es vital para las plantas y los animales. El fósforo es un no metal sólido de importancia biológica que al reaccionar con el oxigeno del aire arde violentamente con desprendimiento de grandes cantidades de calor.

 Grupo VI

Forma la familia del oxigeno y está constituido por oxigeno, azufre y selenio, que son no metales; así como telurio y polonio, que son metaloides.

La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np4). Tienen la tendencia a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar compuestos iónicos con muchos metales.

Los elementos de este grupo reaccionan con los no metales de otros grupos, formando compuestos moleculares, especialmente el oxigeno, que se encuentra en el aire en forma de molécula diatónica (O2) y de ozono (O3). Además, es muy reactivo, ya que forma compuestos con casi todos los elementos. Es necesario para la combustión y esencial para la vida.

Grupo VIIA

Así como los metales alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos muestran gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no metales y existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los halógenos son elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es líquido y el yodo sólido. Sin embargo, el astatine es un elemento radiactivo y se conoce poco acerca de sus propiedades.

La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np5) y tienden a ganar un electrón para completar su ultima capa. Por su alta reactividad no se encuentran en estado puro en la naturaleza; a los aniones que forman al ganar un electrón se les conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos iónicos con los metales alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares entre ellos o con los otros no metales.

Grupo VIIIA o grupo cero

En este grupo se encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Tienen su ultima capa electo6nica completa (ns2np6), excepto el helio, cuya única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su tendencia a combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula. Las energías de ionización de estos elementos están entre las más altas y no presentan tendencia a ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se les llamo gases inertes, pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad, se han logrado sintetizar algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como gases puros.

El helio es el más ligero. Comparado con el aire, tiene la séptima parte de su peso; por lo tanto, tiene un poder de elevación considerable. Otro gas de este grupo, el argón, es un excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y soldadura de magnesio para evitar la oxidación.

Grupos B

 A los elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se les conoce como elementos de transición; un elemento de transición es aquel que tiene parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran ubicados en los periodos 4, 5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a la serie de los lantánidos, y los del periodo 7, a la de los actínidos; a estas dos series se les conoce como metales de transición interna.

 METALES DE TRANSICION

Los metales de transición se localizan en la parte central de la tabla periódica y se les identifica con facilidad mediante un número romano seguido de la letra "b" en muchas tablas. No hay que olvidar, sin embargo, que ciertas tablas periódicas emplean un sistema distinto de rótulos, en el que los primeros grupos de metales de transición están marcados como grupos "a" y los dos últimos grupos de metales de transición se identifican como grupos "b". Otras tablas no emplean la designación de "a" o "b".

METALES DE TRANSICIÓN INTERNOS

Las dos filas de la parte inferior de la tabla periódica se conocen como metales de transición internos. Localiza el lantano con el numero atómico 57. La serie de elementos que siguen al lantano (los elementos con número atómico del 58 al 71) se conocen como los lantánidos. Estos elementos tienen dos electrones externos en el subnivel 6s, más electrones adicionales en el subnivel 4f. De manera similar, la serie de elementos que siguen al actino (los elementos con número atómico del 90 al 103) se conocen como actínidos, que tienen dos electrones externos en el subnivel 7s, más electrones adicionales en el subnivel 5f. En el pasado, a los elementos de transición internos se les llamaba "tierras raras", pero esta no era una buena clasificación, pues la mayor parte no son tan raros como algunos otros elementos son, sin embargo muy difícil de separar.