Yodo es un ejemplo. Pone en evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente. Chancourtois y Newlands
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| Tema 2. Tabla Periódica: Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba que los elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la más natural, fue la de clasificarlos por masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos. Muchas más clasificaciones fueron adoptadas antes de llegar a la tabla periódica que es utilizada en nuestros días. Cronología de las diferentes clasificaciones de los elementos químicos Döbereiner Este químico alcanzó a elaborar un informe que mostraba una relación entre la masa atómica de ciertos elementos y sus propiedades en 1817. Él destaca la existencia de similitudes entre elementos agrupados en tríos que él denomina “tríadas”. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. Pone en evidencia que la masa de uno de los tres elementos de la triada es intermedia entre la de los otros dos. En 1850 pudimos contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación coherente. Chancourtois y Newlands En 1862 Chancourtois, geólogo francés, pone en evidencia una cierta periodicidad entre los elementos de la tabla. En 1864 Chancourtois y Newlands, químico inglés, anuncian la Ley de las octavas: las propiedades se repiten cada ocho elementos. Pero esta ley no puede aplicarse a los elementos más allá del Calcio. Esta clasificación es por lo tanto insuficiente, pero la tabla periódica comienza a ser diseñada. Meyer En 1869, Meyer, químico alemán, pone en evidencia una cierta periodicidad en el volumen atómico. Los elementos similares tienen un volumen atómico similar en relación con los otros elementos. Los metales alcalinos tienen por ejemplo un volumen atómico importante. Mendeleïev En 1869, Mendeleïev, químico ruso, presenta una primera versión de su tabla periódica en 1869. Esta tabla fue la primera presentación coherente de las semejanzas de los elementos. El se dio cuenta de que clasificando los elementos según sus masas atómicas se veía aparecer una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades de los elementos (Número atómico- Masa atómica – Electronegatividad de Pauling – Densidad - Punto de fusión –Punto de ebullición – Radio de Vanderwaals – Radio iónico – Isótopos – Corteza electrónica –Energía de la primera ionización – Energía de la segunda ionización – Potencial estándard). La primera tabla contenía 63 elementos. Esta tabla fue diseñada de manera que hiciera aparecer la periodicidad de los elementos. De esta manera los elementos son clasificados verticalmente. Las agrupaciones horizontales se suceden representando los elementos de la misma “familia”. Para poder aplicar la ley que él creía cierta, tuvo que dejar ciertos huecos vacíos. Él estaba convencido de que un día esos lugares vacíos que correspondían a las masas atómicas 45, 68, 70 y 180, no lo estarían más, y los descubrimientos futuros confirmaron esta convinción. El consiguió además prever las propiedades químicas de tres de los elementos que faltaban a partir de las propiedades de los cuatro elementos vecinos. Entre 1875 y 1886, estos tres elementos: galio, escandio y germanio, fueron descubiertos y ellos poseían las propiedades predecidas. Sin embargo aunque la la clasificación de Mendeleïev marca un claro progreso, contiene ciertas anomalías debidas a errores de determinación de masa atómica de la época. Tabla periódica moderna La tabla de Mendeleïev condujo a la tabla periódica actualmente utilizada. Un grupo de la tabla periódica es una columna vertical de la tabla. Hay 18 grupos en la tabla estándar. El hecho de que la mayoría de estos grupops correspondan directamente a una serie químmica no es fruto del azar. La tabla ha sido inventada para organizar las series químicas conocidas dentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tabla periódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan similares propiedades físicas y químicas. La tabla periódica de los elementos es la organización que, atendiendo a diversos criterios, distribuye los distintos elementos químicos conforme a ciertas características. Suele atribuirse la tabla a Dimitri Mendeleiev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. Problemas: **Which three groups of the Periodic Table contain the most elements classified as metalloids (semimetals)?
Correct Answer Number: 3 Explanation: Go to the Periodic Table and note the location of the stepped line dividing metals and nonmetals. Elements next to the left or right of this line are metalloids. Choice three includes 5 metalloids. ** Which element has the highest first ionization energy?
Correct Answer Number: 4 Explanation: See Ref. Table S. Phosphorus (P) has a first ionization energy of 1012 kJ/mol. ** Which compound forms a colored aqueous solution?
Correct Answer Number: 2 Explanation: Colored aqueous solutions are a characteristic of transition compounds. The only transition compound in the above choices is CrCl3. Cr is a transition element. ** When a metal atom combines with a nonmetal atom, the nonmetal atom will
Correct Answer Number: 4 Explanation: Metals tend to lose electrons (becoming smaller ions) while nonmetals tend to gain electrons and become larger ions. **According to Reference Table S, which of the following elements has the smallest atomic radius?
Correct Answer Number: 1 Explanation: With a radius of 124, nickel has the smallest atomic radius of the elements given. ** Which element in Group 15 has the strongest metallic character?
Correct Answer Number: 1 Explanation: From left to right across the period, metallic character decreases. But it increases going down a group (last element in a group will have the most metallic character). Bi is the last element in group 15 so it is the most metallic. ** Which halogens are gases at STP?
Correct Answer Number: 1 Explanation: Iodine is a solid and bromine is a liquid. The gaseous halogens are chlorine and fluorine. ** When combining with nonmetallic atoms, metallic atoms generally will
Correct Answer Number: 2 Explanation: Metals tend to lose electrons and form positive ions. A neutral atom of Li has 3 protons (+) and 3 electrons (-). If it loses an electron, the Li atom now has +3 and -2 or a net charge of +1. Metals also have low electronegativities and low ionization energies. ** Which set of elements contains a metalloid?
Correct Answer Number: 1 Explanation: Go to the Periodic Table and note the location of the stepped line dividing metals and nonmetals. Elements next to the left or right of this line are metalloids. As (Arsenic) is a metalloid. ** Atoms of elements in a group on the Periodic Table have similar chemical properties. This similarity is most closely related to the atoms'
Correct Answer Number: 2 Explanation: Most of the time elements in the same group have the same number of valence electrons. Valence electrons are involved in bonding and this effects how elements react and determines their chemical properties. See also question #11, topic: Nuclear Chemistry. ** As atoms of elements in Group 16 are considered in order from top to bottom, the electronegativity of each successive element
Correct Answer Number: 1 Explanation: See Ref. Table S. ** The first ionization energy of an element is 736 kJ per mole of atoms. An atom of this element in the ground state has a total of how many valence electrons?
Correct Answer Number: 2 Explanation: Use Ref. Table S. 736 kJ/mol is the value for Mg. Use the Periodic Table to find Mg. It has 2 valence electrons. ** An atom of which of the following elements has the greatest ability to attract electrons?
Correct Answer Number: 4 Explanation: See Ref. Table S. Electronegativity is a measure of the ability of an atom to attract electrons. The greater the ability to attract, the higher the electronegativity. Chlorine has the highest electronegativity of the choices given. ** At STP, which substance is the best conductor of electricity?
Correct Answer Number: 4 Explanation: The best conductors of electricity are metals. Silver is a metal, the others are nonmetals. ** Which metal is obtained commercially by the electrolysis of salt?
Correct Answer Number: 2 Explanation: See Ref. Table J. Metals, including K, listed near the top of Table J occur as compounds in nature. The pure, uncombined form of these metals results from commercial electrolysis of salt. Notice that these metals (Mg, Na, Ca, Ba, Cs, K, Rb and Li) are either alkali metals or alkaline earth metals, the most reactive metals. You would not expect to find these very active metals uncombined. Au can be found in nuggets and dust. (Remember the California gold rush and the silver mines in Nevada?) but you will not find "nuggets" of alkali or alkaline metals in nature. ** Which element can be found in nature in the free (uncombined) state?
Correct Answer Number: 3 Explanation: Remember the Gold Rush? Gold is found as dust or nuggets uncombined in nature. See Ref. Table J. Metals listed near the bottom are rarely found combined with other elements (Au or gold is found at the bottom of the table). However the metals near the top of Table J occur as compounds in nature. The pure, uncombined form of these metals results from commercial processing. Subtema 2.1 Valencia: Historia: La etimología de la palabra "valencia" proviene de 1425, significando "extracto, preparación", del latín valentia "fuerza, capacidad", y el significado químico refiriéndose al "poder combinante de un elemento" está registrado desde 1884, del alemán Valenz.1 En 1789, William Higgins publicó bocetos sobre lo que él llamó combinaciones de partículas "últimas", que esbozaban el concepto de enlaces de valencia.2 Si, por ejemplo, de acuerdo a Higgins, la fuerza entre la partícula última de oxígeno y la partícula última de nitrógeno era 6, luego la fuerza del enlace debería ser dividida acordemente, y de modo similar para las otras combinaciones de partículas últimas: Sin embargo, la incepción exacta de la teoría de las valencias químicas puede ser rastreda a una publicación de Edward Frankland, en la que combinó las viejas teorías de losradicales libres y "teoría de tipos" con concepts sobre afinidad química para mostrar que ciertos elementos tienen la tendencia a combinarse con otros elementos para formar compuestos conteniendo 3 equivalentes del átomo unido, por ejemplo, en los grupos de tres átomos (vg. NO3, NH3, NI3, etc.) o 5, por ejemplo en los grupos de cinco átomos (vg.NO5, NH4O, PO5, etc.) Es en este modo, según Franklin, que sus afinidades están mejor satisfechas. Siguiendo estos ejemplos y postulados, Franklin declaró cuán obvio esto es que:3 Una tendencia o ley prevalece (aquí), y que, no importa qué puedan ser los caracteres de los átomos que se unen, el poder combinante de los elementos atrayentes, si me puedo permitir el término, se satisface siempre por el mismo número de estos átomos. Este "poder combinante" fue denominado posteriormente cuantivalencia o valencia.2 Vista general: El concepto fue desarrollado a mediados del siglo XIX, en un intento por racionalizar la fórmula química de compuestos químicos diferentes. En 1919, [[Irving Langmuir], tomó prestado el término para explir el modelo de átomo cúbico de Gilbert N. Lewis al enunciar que "el número de pares de electrones que cualquier átomo dado comparte con el átomo adyacente es denominado la covalencia del átomo." El prefijo co- significa "junto", así que un enlace co-valente significa que los átomos comparten valencia. De ahí, si un átomo, por ejemplo, tiene una valencia +1, significa que perdió un electrón, y otro con una valencia de -1, significa que tiene un electrón adicional. Luego, un enlace entre estos dos átomos resultaría porque se complementarían o compartirían sus tendencias en el balance de la valencia. Subsecuentemente, ahora es más común hablar de enlace covalenteen vez de "valencia", que ha caído en desuso del nivel más alto de trabajo, con los avances en la teoría del enlace químico, pero aún es usado ampliamente en estudios elementales donde provee una introducción heurística a la materia. Definición del "número de enlaces" : Se creía originalmente que el número de enlaces formados por un elemento dado era una propiedad química fija y, en efecto, en muchos casos, es una buena aproximación. Por ejemplo, en muchos de sus compuestos, el carbono forma cuatro enlaces, el oxígeno dos y el hidrógeno uno. Sin embargo, pronto se hizo aparente que, para muchos elementos, la valencia podría variar entre compuestos diferentes. Uno de los primeros ejemplos en ser identificado era el fósforo, que algunas veces se comporta como si tuviera una valencia de tres, y otras como si tuviera una valencia de cinco. Un método sobre este problema es especificar la valencia para cada compuesto individual: aunque elimina mucho de la generalidad del concepto, esto ha dado origen a la idea de número de oxidación (usado en la nomenclatura Stock y a la notación lambda en la nomenclatura IUPAC de química inorgánica. Definición IUPAC: La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) ha hecho algunos intentos de llegar a una definición desambigua de valencia. La versión actual, adoptada en 1994, es la siguiente:4 El máximo número de átomos univalentes (originalmente átomos de hidrógeno o cloro) que pueden combinarse con un átomo del elemento en consideración, o con un fragmento, o para el cual un átomo de este elemento puede ser sustituido. Esta definición reimpone una valencia única para cada elemento a expensas de despreciar, en muchos casos, una gran parte de su química.La mención del hidrógeno y el cloro es por razones históricas, aunque ambos en la práctica forman compuestos principalmente en los que sus átomos forman un enlace simple. Las excepciones en el caso del hidrógeno incluyen el ion bifluoruro, [HF2]−, y los diversos hidruros de boro tales como el diborano: estos son ejemplos de enlace de tres centros. El cloro forma un número de fluoruro—ClF,ClF3 y ClF5—y su valencia, de acuerdo a la definición de la IUPAC, es cinco. El flúor es el elemento para el que el mayor número de átomos se combinan con átomos de otros elementos: es univalente en todos sus compuestos, excepto en el ion [H2F]+. En efecto, la definición IUPAC sólo puede ser resuelta al fijar las valencias del hidrógeno y el flúor como uno, convención que ha sido seguida acá. Valencias de los elementos: Las valencias de la mayoría de los elementos se basan en el fluoruro más alto conocido.5 Otras críticas al concepto de valencia:
Problemas propuestos: **How many valence electrons do the following ions have? (a) Ni2+ (column) 10 - 2 (for charge) = 8 valence (b) Zr2+ (column) 4 - 2 (for charge) = 2 valence  ** 1. Complete the electronic configuration of the following: Fluorine (Atomic Number: 9): 1s2 2s2 _____ Potassium (Atomic Number: 19): 1s2 2s2 2p6__ __ __ 2. Which of the following elements have an equal number of valence electrons? Na (Atomic Number: 11) O (Atomic Number: 8) K (Atomic Number: 19) 3. Write the number of valence electrons and valency of aluminium (Atomic Number: 13). 4. The electronic configuration of the atoms of three elements X, Y, and Z is given below. Which of these elements are metals? a: 1s2 2s1 b: 1s2 2s2 2p5 c: 1s2 2s2 2p6 3s2 1. 2p5 3p2 3p6 4s1 2. Na and K 3. 3s2 3p1 +3 4. a and c |
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