Dmitri Mendeléyev






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Grupos


A las columnas verticales de la Tabla Periódica se las conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia, y por ello, tienen características o propiedades similares entre si. Por ejemplo los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los Gases Nobles, los cuales tienen su último nivel de energía lleno (regla del octeto) y por ello son todos extremadamente no-reactivos.

Los grupos de la Tabla Periódica, numerados de izquierda a derecha son:

Grupo 1 (IA): los metales alcalinos

Grupo 2 (IIA): los metales alcalinotérreos

Grupo 3 al Grupo 12: los metales de transición , metales nobles y metales mansos

Grupo 13 (IIIA): Térreos

Grupo 14 (IVA): carbonoideos

Grupo 15 (VA): nitrogenoideos

Grupo 16 (VIA): los calcógenos o anfígenos

Grupo 17 (VIIA): los halógenos

Grupo 18 (VIIIA): los gases nobles

Períodos


Artículo principal: Períodos de la tabla periódica

Las filas horizontales de la Tabla Periódica son llamadas Períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca de acuerdo a su configuración electrónica. El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio, ambos tienen solo el orbital 1s.

La tabla periódica consta de 7 períodos:

NUMERO ATOMICO

Número de cargas elementales positivas (protones) que contiene el núcleo de un átomo. Se representa con la letra Z. En un átomo eléctricamente neutro, el número de electrones orbitales es igual al número atómico. Los átomos con el mismo valor Z (isótopos) pertenecen al mismo elemento. El elemento más ligero es el hidrógeno, y tiene Z = 1. El elemento más pesado que se encuentra en la naturaleza es el uranio, y tiene Z = 92. Existen elementos con Z menor o igual a 106; algunos son naturales y otros se han creado de manera artificial. Cuando el número atómico se escribe explícitamente, por lo general se coloca antes y debajo del símbolo que representa al elemento; por ejemplo, 1H, 2U.

PESO ATOMICO
Número asignado a cada elemento químico para especificar la masa promedio de sus átomos. Puesto que un elemento puede tener dos o más isótopos cuyas masas difieren, el peso atómico de tal elemento dependerá de las proporciones relativas de sus isótopos. La composición isotópica de los elementos que se encuentran en la naturaleza es casi constante, excepto en aquellos que ha producido la radiactividad natural. El peso atómico se refiere a esta mezcla natural. En 1960 se introdujo una unidad llamada masa nuclear relativa, definida como 1/12 de la masa de carbono- 12. Se representa con el símbolo u; de este modo, 12C = 12u. La tabla de los pesos atómicos relativos se basa ahora en la masa atómica de 12C = 12. V.

Existen cuatro métodos de precisión para determinar los pesos atómicos, y en los casos más favorables todos ellos son comparables en exactitud: 1) combinación química de pesos; 2) densidades límite de gases; 3) mediciones en espectrómetros de masas, y 4) energías de una reacción nuclear. Las dos primeras producen resultados en la escala química y las dos últimas en la escala física.

PUNTO DE EBULLICION

Temperatura a la cual se produce la transición de la fase líquida a la gaseosa. En el caso de sustancias puras a una presión fija, el proceso de ebullición o de vaporización ocurre a una sola temperatura; conforme se añade calor la temperatura permanece constante hasta que todo el líquido ha hervido.

El punto normal de ebullición se define como el punto de ebullición a una presión total aplicada de 101.325 kilopascales ( 1 atm); es decir, la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a una atmósfera. El punto de ebullición aumenta cuando se aplica presión. Para las sustancias que hierven en el intervalo de la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura ambiente, la tasa de cambio del punto de ebullición con la temperatura es de aproximadamente 0.3º/kPa o 0.04º/mm Hg (donde la presión es aproximadamente de una atmósfera).

El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida. Conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta que, finalmente, se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en equilibrio; ésta es la temperatura crítica, por encima de la cual no existe una fase líquida clara. El helio tiene el punto normal de ebullición más bajo (4.2 K) de los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de tungsteno, uno de los más altos (6300 K).

PUNTO DE FUSION

Temperatura a la cual un sólido cambia a líquido. En las sustancias puras, el proceso de fusión ocurre a una sola temperatura y el aumento de temperatura por la adición de calor se detiene hasta que la fusión es completa.

Los puntos de fusión se han medido a una presión de 105 pascales (1 atm), por lo general 1 atm de aire. (La solubilidad del aire en el líquido es un factor que complica las mediciones de precisión.) Al fundirse, todas las sustancias absorben calor y la mayor parte de dilatan; en consecuencia, un aumento en la presión normalmente eleva el punto de fusión. Algunas sustancias, de las cuales el agua es el ejemplo más notable, se contraen al fundirse; así, al aplicar presión al hielo a 0ºC (32ºF), se provoca su fusión. Para producir cambios significativos en el punto de fusión se requieren grandes cambios en la presión.

En soluciones de dos o más componentes el proceso de fusión ocurre normalmente dentro de un intervalo de temperaturas y se hace una distinción entre el punto de fusión, la temperatura a la que aparece la primera traza de líquido y el punto de congelamiento, es decir, la temperatura más alta a la que desaparece la última traza de sólido, o, en forma equivalente, si se está enfriando en vez de calentar, la temperatura a la que aparece la primera traza de sólido.

DENSIDAD

Masa por unidad de volumen de un material. El término es aplicable a mezclas y sustancias puras y a la materia en el estado sólido, líquido, gaseoso o de plasma. Las unidades comunes de la densidad son gramos por centímetro cúbico y slugs o libras por pie cúbico. La densidad relativa (gravedad específica) de un material se define como la razón de su densidad a la densidad de algún material estándar, como el agua a una temperatura especificada, por ejemplo, 15.56ºC (60ºF), o bien, para los gases la base puede ser aire a la temperatura y presión estándar. Otro concepto relacionado es el peso específico, que se define como el peso de una unidad de volumen del material.

La densidad de todas las sustancias depende de la temperatura; en el caso de los gases, de la temperatura y la presión. La temperatura utilizada como base para determinar o reportar valores de la densidad no es la misma para todas las sustancias. Para los sólidos, 0ºC (32ºF) es la temperatura preferida; para muchos líquidos, la temperatura de referencia es 15.56ºC (60ºF), y para los gases, 32ºF y una presión de 0ºC y 760 mm Hg o 101.325 kilopascales (29.921 in Hg) se utilizan para la mayor parte del trabajo científico y para las tablas de datos sobre gases.

ELECTRONEGATIVIDAD

De acuerdo con L. Pauling, "la fuerza con que un átomo, en una molécula, atrae hacia sí los electrones". Ni las definiciones cuantitativas ni las escalas de electronegatividad se basan en la distribución electrónica, sino en propiedades que se supone reflejan la electronegatividad.

La electronegatividad de un elemento depende de su estado de valencia y, por lo tanto, no es una propiedad atómica invariable. He aquí un ejemplo: la habilidad electroatractora de un orbital híbrido spn en un átomo de carbono y dirigido hacia un átomo de hidrógeno, crece de acuerdo con el porcentaje de carácter s en el orbital, según la serie etano < etileno < acetileno. Este concepto de electronegatividad orbital establece que cada elemento exhibe una gama de valores de electronegatividad.

La escala original, propuesta por Pauling en 1932, se basa en la diferencia entre la energía del enlace A-B en el compuesto Abn y la media de las energías de los enlaces homopolares A-A y B-B. R. S. Mulliken propuso que la electronegatividad de un elemento está dada por el promedio del potencial de ionización de los electrones de valencia y la afinidad electrónica. La aproximación de Mulliken concuerda con la definición original de Pauling y da electronegatividades de orbitales y no electronegatividades atómicas invariables, A. L. Allred y E. G. Rochow definieron la electronegatividad como la fuerza de atracción entre un núcleo y un electrón de un átomo enlazado. Se ha desarrollado una escala de electronegatividad de potenciales basados en los datos de espectros atómicos y se ha calculado una escala no empírica mediante el método ab initio usando orbitales gaussianos flotantes.

Otros métodos para calcular electronegatividades se valen de observaciones de constantes de fuerza de vibración de enlace, potenciales electrostáticos, espectros y radios covalentes. Las mediciones de electronegatividad requieren la observación de propiedades dependientes de la distribución electrónica. La alta concordancia de valores de electronegatividad obtenidos de mediciones de diversas propiedades conducen a la confianza y utilidad del concepto.

POTENCIAL DE IONIZACION

El potencial de ionización es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.

Podemos expresarlo así:

Átomo neutro gaseoso + Energía -----> Ion positivo gaseoso + e -

Siendo esta energía la correspondiente a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en Kilojulios por mol (kJ/mol).

1 eV = 1,6 . 10 -19 culombios . 1 voltio = 1,6 . 10 -19 julios

Si el potencial de ionización de un átomo fuera 1 eV, para ionizar un mol (6,02 . 10 23 átomos) de dichos átomos serían necesarios 96,5 kJ.

En los elementos de una misma familia o grupo el potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo.

En los alcalinos, por ejemplo, el elemento de mayor potencial de ionización es el litio y el de menor el francio. Esto es fácil de explicar, pues el último electrón se sitúa en orbitales cada vez más alejados del núcleo y, a su vez, los electrones de las capas interiores ejercen un efecto de apantallamiento de la atracción nuclear sobre los electrones periféricos.

En los elementos de un mismo período, el potencial de ionización crece a medida que aumenta el número atómico, es decir, de izquierda a derecha.

Esto se debe a que el electrón diferenciador o último de los elementos de un período está situado en el mismo nivel energético, mientras que la carga del núcleo aumenta, por lo que será mayor la fuerza de atracción, y, a su vez, el número de capas interiores no varía y el efecto pantalla no aumenta.

Sin embargo, el aumento no es continuo, pues en el caso del berilio y el nitrógeno se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s 2 y s 2 p 3 , respectivamente.

La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar un electrón.

VALENCIA

Término que se usa comúnmente entre los químicos para caracterizar el poder que tiene un elemento para combinarse con otros, lo que se mide por el número de enlaces con otros átomos que un átomo de un elemento dado forma por combinación química. El término también ha venido a significar la teoría de todas las propiedades físicas químicas de las moléculas que dependen particularmente de la estructura electrónica molecular.

De esta manera, en agua, H2O, la valencia de cada átomo de hidrógeno es 1 y la valencia del oxígeno, 2. En el metano, CH4, la valencia del hidrógeno es nuevamente 1; la del carbono, 4. En el NaCl y el CCl4, la valencia del cloro es 1 y en CH2 la del carbono es 2.

La mayor parte de los hechos simples de la valencia (aunque ciertamente no todos) se deriva del postulado de que los átomos se combinan de tal manera que buscan estructuras de capa cerrada o de gas inerte (regla de ocho) por transferencia de electrones entre sí, o compartiendo entre ambos un par de electrones. Si se usan estas reglas al hacer un examen pueden obtenerse muchas estructuras moleculares.

Por la forma en que se suele utilizar, y según se ha definido aquí, la palabra valencia es ambigua. Antes de que pueda asignarse un valor a la valencia de un átomo en una molécula, debe conocerse con exactitud la estructura electrónica de la molécula, y esta estructura debe ser descriptible en forma sencilla, en términos de enlaces simples. En la práctica, ninguna de estas condiciones se cumple nunca en forma precisa. Un término que no es tan ambiguo es el de número de oxidación o número de valencia. Los números de oxidación son útiles para balancear ecuaciones oxidación-reducción, pero no se relacionan de manera sencilla con las valencias ordinarias. Así, la valencia del carbono en el CH4, el CHCl3 y el CCl4, es 4 y los números de oxidación del carbono en estas tres sustancias son -4, +2 y +4.

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