EL SISTEMA PERIÓDICO 1. Clasificación moderna. 2. Propiedades periódicas. Química 1º bachillerato El sistema periódico 1 1. CLASIFICACIÓN MODERNA El sistema periódico ordena los elementos en función de su número atómico y agrupándolos por su configuración electrónica (propiedades químicas similares). Clasificación: • Grupo (o columna). Los grupos son las columnas de la tabla periódica. Se clasifican de 1 a 18. • Periodo (o fila). Los periodos son las filas de la tabla periódica. Se clasifican de 1 a 7. Química 1º bachillerato El sistema periódico 2 1. CLASIFICACIÓN MODERNA Química 1º bachillerato El sistema periódico 3 1. CLASIFICACIÓN MODERNA Elementos: • Metales. Forman fácilmente iones positivos (cationes). • No metales. Forman fácilmente iones negativos (aniones). • Semimetales. Forman con dificultad iones positivos (cationes). • Inertes. No forman iones. • Tierras raras. Son los lantanidos y los actinidos. Química 1º bachillerato 231 45 67 El sistema periódico 231 45 67 4 1. CLASIFICACIÓN MODERNA Configuración electrónica. Es la notación ordenada y simplificada de la disposición de todos los electrones dentro de un átomo. Los electrones de valencia son los electrones de la última capa (último nivel) alojados en el átomo. El electrón diferenciador es el último electrón de la configuración electrónica. Química 1º bachillerato El sistema periódico 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f … 6s 6p 6d 6f … 7s 7p ... 5 1. CLASIFICACIÓN MODERNA Los elementos se clasifican en: •Elementos representativos. •Elementos de transición. Elementos cuyo último electrón está en un orbital s ó p. Elementos cuyo último electrón se aloja en un subnivel d (grupos 3 al 12). –Alcalinos: Grupo 1 (s1). –Alcalinoterreos: Grupo 2 (s2). •Elementos de transición interna (o doble transición). –Térreos (o boroideos): Grupo 13 (p1). Elementos cuyo último electrón se aloja en un subnivel f. –Carbonoides: Grupo 14 (p2). –Lantanidos: Periodo 6. –Actinidos: Periodo 7. –Nitrogenoides: Grupo 15 (p3). –Anfígenos: Grupo 16 (p4). –Halógenos: Grupo 17 (p5). –Gases nobles o inertes: Grupo 18 (p6). Elementos con los subniveles s y p de la última capa llenos. Química 1º bachillerato El sistema periódico 6 1. CLASIFICACIÓN MODERNA s1 s2 s2 p1 p2 p3 p4 p5 p6 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 s p d ns2 npx ns2 ns2 (n1)dx f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f10 f11 f12 f13 f14 f ns2 (n1)d10 (n2) fx Química 1º bachillerato El sistema periódico 7 1. CLASIFICACIÓN MODERNA Química 1º bachillerato El sistema periódico 8 EJERCICIO-EJEMPLO Justifica si con verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones sobre dos elementos A2+ (1s2 2s2p6 3s2p6d3) y B (1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2): a) son del mismo grupo. b) son del mismo periodo. c) son no-metales. d) son metales de transición. e) tienen propiedades químicas similares. Química 1º bachillerato El sistema periódico 9 RELACIÓN DE EJERCICIOS GRUPOS Y PERIODOS Química 1º bachillerato El sistema periódico 10 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Configuración electrónica. Las propiedades químicas de un elemento están relacionadas con su configuración electrónica, con los electrones de su capa más externa (electrones de valencia) y su electrón diferenciador. El electrón diferenciador se elementos de un mismo grupo. Química 1º bachillerato El sistema periódico repite en 11 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Elemento Configuración electrónica Litio 1s2 2s1 Sodio 1s2 2s2 2p6 3s1 Potasio 1s2 Rubidio 1s2 2s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 Cesio 1s2 2s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 2p6 Química 1º bachillerato 3s2 3p6 4s1 El sistema periódico Configuración más externa ns1 12 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Valencia de los elementos. Los átomos ganan electrones (no metales con carga negativa) o pierden electrones (metales con carga positiva) hasta (cumplir la regla del octeto) obtener la configuración estable de gas noble. Los elementos de un mismo grupo poseen el mismo número de electrones de valencia y la misma valencia más probable. Regla del octeto. Al formar un compuesto el átomo tiende a intercambiar electrones con otros átomos hasta obtener una capa de valencia con ocho electrones (ns2 np6), intenta obtener una configuración de gas noble debido a su alta estabilidad. El hidrógeno es la principal excepción que tiende atener solo dos electrones. Química 1º bachillerato El sistema periódico 13 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Grupo I II III IV V VI VII Nº de electrones en la capa de valencia 1 2 3 4 5 6 7 8 Sobran para el octeto 1 2 3 4 5 6 7 0 Faltan para el octeto 7 6 5 4 3 2 1 0 Carga del ión +1 +2 +3 +4 3 2 1 0 Química 1º bachillerato El sistema periódico VIII 14 EJERCICIO-EJEMPLO Establecer razonando la valencia más probable de los siguientes átomos: Cesio. Magnesio. Fósforo. Azufre. Silicio. Cloro. Argón. Química 1º bachillerato Sodio. Berilio. Nitrógeno. Oxígeno. Carbono. Bromo. Kriptón. El sistema periódico 15 RELACIÓN DE EJERCICIOS VALENCIAS Química 1º bachillerato El sistema periódico 16 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Volumen atómico (o radio atómico). El volumen atómico es el cociente entre la masa de un mol de átomos y su densidad, indica el tamaño medio del átomo. Es la distancia desde el núcleo hasta el electrón estable más externo. El volumen crece al bajar en un grupo (más cantidad de electrones). El volumen disminuye al desplazarse en un periodo para luego volver a aumentar debido al efecto pantalla al introducir electrones en orbitales inferiores y tener el núcleo cada vez más protones. Química 1º bachillerato El sistema periódico 17 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Li (1,23 Α) Na (1,57 Α ) K (2,03 Α) Rb (2,16 Α ) El tamaño atómico aumenta al descender en un grupo Li (1,23 Α ) Be (0,89 Α) Química 1º bachillerato B (0,80 Α ) C N O (0,77 Α ) (0,70 Α ) (0,66 Α ) Disminuye al avanzar en un periodo El sistema periódico 18 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Li (1,23 Α ) Pierde 1 e- Α Li ( 0, 68 ) + Los iones positivos (cationes) son siempre menores que los átomos neutros a partir de los que se forman Gana 1 e- F ( 0, 64 Α ) F ( 1, 36 Α ) Los iones negativos (aniones) son siempre mayores que los átomos neutros a partir de los que se forman Química 1º bachillerato El sistema periódico 19 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS El tamaño de las especies isoelectrónicas es menor cuanto mayor sea su número atómico (mayor atracción electroestática), mismo número de lectrones y núcleo con más protones (mayor poder de atracción). Química 1º bachillerato El sistema periódico 20 EJERCICIO-EJEMPLO Ordenar los siguientes grupos de átomos en función de su radio atómico: a) Magnesio (12), estroncio (38) y bario (56). b) Calcio (20), hierro (26) y arsénico (33). c) Cl-(17), Ar (18) y K+(19). Química 1º bachillerato El sistema periódico 21 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Energía de ionización (o potencial de ionización). La energía de ionización o potencial de ionización es la energía mínima necesaria para extraer un electrón de su capa más externa del estado fundamental de un átomo neutro y gaseoso. C( g ) Ei C(g ) 1e La energía o potencial de ionización aumenta al subir en un grupo (más cerca del núcleo y menos repulsión de otros electrones). La energía o potencial de ionización aumenta al avanzar en un periodo (más difícil obtener la configuración de gas noble). Química 1º bachillerato El sistema periódico 22 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Afinidad electrónica. La afinidad electrónica es la energía liberada cuando un átomo neutro en estado gaseoso y fundamental adquiere un electrón. A( g ) 1e A(g ) Ea La afinidad electrónica es negativa (energéticamente favorable) cuando el proceso de captura del e- es favorable (y viceversa). La afinidad electrónica aumenta al subir en un grupo (más cerca del núcleo y menos repulsión de otros electrones). La afinidad electrónica aumenta al avanzar en un periodo (más fácil obtener la configuración de gas noble). Química 1º bachillerato El sistema periódico 23 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Química 1º bachillerato El sistema periódico 24 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Electronegatividad. La electronegatividad mide la tendencia relativa de un átomo para atraer los pares electrónicos compartidos en un enlace formado con otro átomo (tendencia a rodearse de una nube electrónica). La electronegatividad aumenta al subir en un grupo (más cerca del núcleo y menos repulsión de otros electrones). La electronegatividad aumenta al avanzar en un periodo (más fácil obtener la configuración de gas noble). Química 1º bachillerato El sistema periódico 25 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Valores de la electronegatividad para algunos elementos H 2,1 Química 1º bachillerato Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 K 0,8 Ca 1,0 Ga 1,6 Ge 1,8 As 2,0 Se 2,4 Br 2,8 El sistema periódico 26 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Química 1º bachillerato El sistema periódico 27 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Reactividad. La reactividad depende del elemento: • Metales (dar e-, el metal se oxida –poder reductor-): La reactividad disminuye al ascender en un grupo. La reactividad disminuye al avanzar en un periodo. • No metales (aceptar e-, el no metal se reduce –poder oxidante-): La reactividad aumenta al ascender en un grupo. La reactividad aumenta al avanzar en un periodo. La reactividad es mayor cuanto más fácilmente se forme el ion (para poder formar un compuesto). Química 1º bachillerato El sistema periódico 28 Reactividad metales Química 1º bachillerato El sistema periódico Reactividad no metales INERTES 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS 29 2. PROPIEDADES PERIÓDICAS Las propiedades periódicas varían de la siguiente manera Química 1º bachillerato El sistema periódico 30 EJERCICIO-EJEMPLO Ordena razonadamente los siguientes elementos: Fe (26), Cs (55), F (9), N (7) y Si (14) de menor a mayor: a) Radio atómico. b) Electronegatividad. c) Afinidad electrónica. Química 1º bachillerato El sistema periódico 31 EJERCICIO-EJEMPLO Dos elementos presentan las siguientes configuraciones electrónicas: A: 1s2 2s2p6 B: 1s2 2s2p6 3s1 Si los valores de las energías de ionización son 2073 y 8695 kJ/mol, justifica cual será el valor asociado a cada elemento Química 1º bachillerato El sistema periódico 32 RELACIÓN DE EJERCICIOS PROPIEDADES PERIÓDICAS Química 1º bachillerato El sistema periódico 33 SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS Grupo 1 2 IA Periodo 3 II A 4 III B IV B 1 3 4 Li Be 2 6,94 9,01 Litio Berilio 11 3 22,99 24,31 Sodio Magnesio 20 21 H 1,008 K Ca Sc Ti 24 20,18 50,94 Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio 38 39 Y 40 41 88,91 91,22 92,91 Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio 27 28 54,94 54,94 72 73 132,91 137,33 138,91 178,49 Cesio Bario Lantano Hafnio 89 14 III A 15 IV A VA (223) (226) Radio 104 (227) 43 95,94 (97) Molibdeno Tecnecio 74 75 180,95 183,85 Tántalo Wolframio 105 106 (261) (262) (263) Actinio Rutherford Dubnio Seaborgio io 58 Lantánidos 6 VI A 17 18 VII A Gases nobles 29 He 4,003 5 B 6 C 10,81 Boro 13 N 12,01 8 O 14,01 14 10 F Ne 16,00 15 P 16 S 26,98 28,09 30,97 32,07 Aluminio Silicio Fósforo Azufre 31 9 Carbono Nitrógeno Oxígeno Al Si 30 7 32 33 34 55,85 58,70 58,70 63,55 65,38 69,72 Cobalto Niquel Cobre Zinc Galio 44 45 46 47 48 49 72,59 74,92 Germanio Arsénico 50 51 18,99 20,18 Flúor Neón 17 18 Cl Ar 35,45 39,95 Cloro Argón 35 36 78,96 79,90 83,80 Selenio Bromo Criptón 52 101,07 102,91 106,4 Rutenio Rodio Paladio 76 77 78 107,87 Plata 79 114,82 118,69 121,75 127,60 126,90 Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo 80 190,2 192,22 195,09 196,97 Renio Osmio Iridio Platino Oro 108 81 82 83 84 200,59 Mercurio 59 60 (262) (265) (266) Hassio Meitnerio 61 62 63 85 54 Xe 131,30 Xenón 86 204,37 207,19 208,98 (209) (210) (222) Talio Plomo Bismuto Polonio Astato Radón 109 Bohrio I Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 186,21 107 53 112,40 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Francio 16 Helio Hierro Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir 88 II B Símbolo Negro - sólido Azul - líquido Rojo - gas Violeta - artificial Metales Semimetales No metales Inertes 26 Cromo Manganes o 42 87,62 57 IB 13 Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te 85,47 56 12 V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 44,96 Rb Sr 25 11 2 Hidrógeno 23 10 VIII Masa atómica Nombre 22 9 VII B 1 40,08 87 7 VI B 8 Número atómico 39,10 55 6 VB 7 12 37 5 6 Na Mg 19 4 5 Metales 64 65 66 67 68 69 70 No metales 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 140,12 Cerio 91 90 Actínidos 7 144,24 (145) 150,35 92 93 94 151,96 157,25 158,93 Europio Gadolinio 95 96 Terbio 97 162,50 Disprosio 98 164,93 167,26 168,93 173,04 174,97 Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 232,04 Torio Química 1º bachillerato 140,91 Praseodi Neodimio Promecio Samario mio (231) 238,03 Protoactini Uranio o 237 (244) Neptunio Plutonio 20,18(243) (247) Americio Curio (247) (251) (254) Berquelio Californio Einstenio El sistema periódico (257) (258) (255) (260) Fermio Mendelevi Nobelio Laurencio o 34 Rellena cada hueco con el nombre y el símbolo del elemento correspondiente de memoria. Numera los grupos y periodos. Química 1º bachillerato El sistema periódico 35