Química once

ESTEFANIA FLOREZ RODRIGUEZ 

LA TABLA PERIODICA

La tabla periódica de los elementos es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de protones), por su configuración de electrones y sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.

 Se han descubierto o sintetizado todos los elementos de número atómico del 1 (hidrógeno) al 118 (oganesón); la IUPAC confirmó los elementos 113, 115, 117 y 118 el 30 de diciembre de 2015, y sus nombres y símbolos oficiales se hicieron públicos el 28 de noviembre de 2016.Los primeros 94 existen naturalmente, aunque algunos solo se han encontrado en cantidades pequeñas y fueron sintetizados en laboratorio antes de ser encontrados en la naturaleza. Los elementos con números atómicos del 95 al 118solo han sido sintetizados en laboratorios. Allí también se produjeron numerosos radioisótopos sintéticos de elementos presentes en la naturaleza. Los elementos del 95 a 100 existieron en la naturaleza en tiempos pasados, pero actualmente no. La investigación para encontrar por síntesis nuevos elementos de números atómicos más altos continúa.

ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN

La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba abajo en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias.

 Hacia abajo y a la izquierda aumenta el radio atómico y el radio iónico. Hacia arriba y a la derecha aumenta la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegativo

PERIODO

Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, que conforme aumenta su número atómico se van llenando en este orden: 

1s 

2s                               2p 

3s                               3p  

4s                   3d         4p  

5s                   4d         5p 

6s        4f        5d         6p  

7s       5f         6d         7p

Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica y da forma a la tabla periódica. 

Los elementos en el mismo período muestran tendencias similares en radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad. En un período el radio atómico normalmente decrece si nos desplazamos hacia la derecha debido a que cada elemento sucesivo añadió protones y electrones, lo que provoca que este último sea arrastrado más cerca del núcleo. Esta disminución del radio atómico también causa que la energía de ionización y la electronegatividad aumenten de izquierda a derecha en un período, debido a la atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones. La afinidad electrónica también muestra una leve tendencia a lo largo de un período. Los metales —a la izquierda— generalmente tienen una afinidad menor que los no metales —a la derecha del período—, excepto para los gases nobles. 

La tabla periódica consta de 7 períodos: 

periodo 1 

periodo 2  

periodo 3

periodo 4 

periodo 5 

periodo 6 

periodo 7

bloque

La tabla periódica se puede también dividir en bloques de acuerdo a la secuencia en la que se llenan las capas de electrones de los elementos. Cada bloque se denomina según el orbital en el que el en teoría reside el último electrón: s, p, d y f. El bloque s comprende los dos primeros grupos (metales alcalinos y alcalinotérreos), así como el hidrógeno y el helio. El bloque p comprende los últimos seis grupos —que son grupos del 13 al 18 en la IUPAC (3A a 8A en América)— y contiene, entre otros elementos, todos los metaloides. El bloque d comprende los grupos 3 a 12 —o 3B a 2B en la numeración americana de grupo— y contiene todos los metales de transición. El bloque f, a menudo colocado por debajo del restode la tabla periódica, no tiene números de grupo y se compone de lantánidos y actínidos. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos. Así surge el bloque g, que es un bloque hipotético. 

Propiedades generales del grupo VIIA:

 ● Los elementos del grupo VIIA también llamados halógenos por ser todos formadores de sales. Tienen siete electrones en el último nivel y son todos no metales. 

● Tienen las energías de ionización más elevadas y en consecuencia son los elementos más electronegativos. 

● Reaccionan fácilmente con los metales formando sales, rara vez están libres en la naturaleza, todos son gaseosos a temperatura ambiente menos el bromo que es líquido en condiciones ambientales normales. 

● Su característica química más fundamental es su capacidad oxidante porque arrebatan electrones de carga y moléculas negativas a otros elementos para formar aniones.

Nombres y símbolos de cada elemento del grupo:

• F: Flúor.
• Cl: Cloro.
• Br: Bromo. 
• I: Yodo. 
• At: Astato.

Propiedades físicas y químicas de los elementos más importantes del grupo VIIA: 

Flúor (F): Sus derivados tienen mucho uso industrial. Entre ellos se destaca el freón utilizado como congelante y la resina teflón. Se agregan además fluoruros al agua potable y detríticos para prevenir las caries.

1. Número atómico       9 
2. Valencia                    -1
3. Estado de oxidación -1
4.  Electronegatividad  4,0 
5. Radio covalente (Å) 0,72 
6. Radio iónico (Å)       1,36
7.  Radio atómico (Å)      - 
8. Configuración electrónica 1s22s22p5 
9. Primer potencial de ionización (eV) 17,54
10.  Masa atómica (g/mol)18,9984
11.  Densidad (g/ml) 1,11 
12. Punto de ebullición (ºC) -188,2 
13. Punto de fusión (ºC) -219,6 
14. Descubridor Moissan

Cloro(Cl): Sus propiedades blanqueadoras lo hacen muy útil en las papeleras e industrias textiles. Como desinfectante se agrega al agua en el proceso de potabilización y a las piscinas.Otros usos son las industrias de colorantes y la elaboración de ciertas medicinas

•  Número atómico 17
•  Valencia +1,-1,3,5,7 
• Estado de oxidación -1
•  Electronegatividad 3.0
• Radio covalente (Å) 0,99
•  Radio iónico (Å) 1,81
•  Radio atómico (Å) - 
• Configuración electrónica [Ne]3s23p5 
• Primer potencial de ionización (eV) 13,01 
• Masa atómica (g/mol) 35,453 
• Densidad (g/ml) 1,56 
• Punto de ebullición (ºC) -34,7 
• Punto de fusión (ºC) -101,0 
• Descubridor Carl Wilhelm Scheele en 1774

Bromo(Br): Los bromuros como sedantes. El bromuro de plata en las placas fotográficas.

• Número atómico 35 
• Valencia +1,-1,3,5,7 
• Estado de oxidación -1 
• Electronegatividad 2,8 
• Radio covalente (Å) 1,14 
• Radio iónico (Å) 1,95 
• Radio atómico (Å) -
• Configuración electrónica [Ar]3d104s24p5 
• Primer potencial de ionización (eV) 11,91 
• Masa atómica (g/mol) 79,909 
• Densidad (g/ml) 3,12
• Punto de ebullición (ºC) 58 
• Punto de fusión (ºC) -7,2 
• Descubridor Anthoine Balard en 1826 

Yodo(Y): Es esencial en el cuerpo humano para el adecuado funcionamiento de la tiroides por eso se suele agregar a la sal de mesa. También se emplea como antiséptico.

• Número atómico 53 
• Valencia +1,-1,3,5,7
•  Estado de oxidación -1 
• Electronegatividad 2,5 
• Radio covalente (Å) 1,33 
• Radio iónico (Å) 2,16 
• Radio atómico (Å) - 
• Configuración electrónica [Kr]4d105s25p5 
• Primer potencial de ionización (eV) 10,51
• Masa atómica (g/mol) 126,904
•  Densidad (g/ml) 4,94
•  Punto de ebullición (ºC) 183 
• Punto de fusión (ºC) 113,7 
• Descubridor Bernard Courtois en 1811 

ubicación y efectos ambientales sobre el agua, aire o suelo de dichos elementos o sus compuestos

Flúor: Descubridor: Henri Moissan. 

Lugar de descubrimiento: Francia. 

Año de descubrimiento: 1886. 

Origen del nombre: De la palabra latina "fluere", que significa "fluir". 

Efecto ambiental: En el medio ambiente el flúor no puede ser destruído; solamente puede cambiar de forma. El flúor que se encuentra en el suelo puede acumularse en las plantas. La cantidad de flúor que tomen las plantas depende del tipo de planta, del tipo de suelo y de la cantidad y tipo de flúor que se encuentre en el suelo. En las plantas que son sensibles a la exposición del flúor incluso bajas concentraciones de flúor pueden provocar daños en las hojas y una disminución del crecimiento. Los animales que ingieren plantas que contienen flúor pueden acumular grandes cantidades de flúor en sus cuerpos. El flúor se acumula principalmente en los huesos.

 Cloro: 

Descubridor:

 Carl Wilhelm Scheele 

Lugar de descubrimiento: Suecia.

 Año de descubrimiento: 1774. 

Origen del nombre: De la palabra griega "chloros", que significa "verde pálido", reflejando el color del gas. 

Efecto ambiental: El cloro se disuelve cuando se mezcla con el agua. También puede escaparse del agua e incorporarse al aire bajo ciertas condiciones. La mayoría de las emisiones de cloro al medio ambiente son al aire y a las aguas superficiales. Una vez en el aire o en el agua, el cloro reacciona con otros compuestos químicos. Se combina con material inorgánico en el agua para formar sales de cloro, y con materia orgánica para formar compuestos orgánicos clorinados

 Bromo: 

Descubridor: Antoine J. Balard. 

Luar de descubrimiento: Francia. 

Año de descubrimiento: 1826. 

Origen del nombre: De la palabra griega "brómos" que significa "fetidez", debido al fuerte y desagradable olor de este elemento, sobre todo de sus vapores. 

Efecto Ambiental: Los bromuros orgánicos son a menudo aplicados como agentes desinfectantes y protectores, debido a sus efectos perjudiciales para los microorganismos. Cuando se aplican en invernaderos y en campos de cultivo pueden ser arrastrados fácilmente hasta las aguas superficiales, lo que tiene efectos muy negativos para la salud de las daphnia, peces, langostas y algas. Los bromuros orgánicos son también perjudiciales para los mamíferos, especialmente cuando se acumulan en los cuerpos de sus presas. Los efectos más importantes sobre los animales son daños nerviosos y daños en el ADN, lo que puede aumentar las probabilidades de desarrollar cáncer. Los bromuros orgánicos no son muy biodegradables; cuando son descompuestos se forman bromuros inorgánicos. Éstos pueden dañar el sistema nervioso si son absorbidos en grandes dosis.

 Yodo: 

Descubridor: Bernard Courtois. 

Lugar de descubrimiento: Francia. 

Año de descubrimiento: 1811. 

Origen del nombre: De la palabra griega "iodes" que significa "violeta", aludiendo al color de los vapores del yodo.

Efecto ambiental: El yodo puede ser radioactivo. Los isótopos radioactivos se forman de manera natural durante reacciones químicas en la atmósfera. La mayoría de los isótopos radioactivos del yodo tienen unas vidas medias muy cortas y se transformarán rápidamente en compuestos estables de yodo. Sin embargo, hay una forma radioactiva del yodo que tiene una vida media de millones de años y que es seriamente perjudicial para el medio ambiente. Este isótopo entra en el aire desde las plantas de energía nuclear, donde se forma durante el procesamiento del uranio y el plutonio. Los accidentes en las plantas nucleares han provocado la emisión de grandes cantidades de yodo radioactivo al aire.

Ástato:

 Descubridor: Dale Corson, K. MacKenzie, Emilio Segrè.

 Lugar de descubrimiento: USA. 

Año de descubrimiento: 1940. 

Origen del nombre: De la palabra griega "astatos" que significa "inestable", debido a que este elemento carecía de isótopos estables.

 Efecto ambiental: El Ástato no se da en cantidades significativas en la biosfera, así que normalmente nunca presenta riesgos

ELEMENTOS DEL GRUPO VIA

 El grupo seis de la tabla periódica también es denominado como la familia del cromo, ya que los elementos que lo conforman poseen comportamientos representativos del elemento principal. En este caso es el cromo. El grupo 6 está conformado por: Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Wolframio o Tungsteno (W) y Seaborgio (Sg). Estos metales de transición presentan 6 electrones de valencia: 2 electrones s de la última capa y 4 electrones d de la penúltima. El estado de oxidación máximo que pueden alcanzar es el +6 y la estabilidad de este estado aumentan con el número atómico y decrece (a números de oxidación más pequeños, a medida que decrece el número atómico. Al igual que con los grupos que estudiamos anteriormente, la similitud entre el molibdeno y wolframio es mayor que con el elemento principal (cromo).

Propiedades Físicas

● Son de color plateado y poseen brillo metálico 

● Son sólidos a temperatura ambiente

● Conducen calor y electricidad 

● Presentan altos puntos de fusión y de ebullición

Propiedades químicas

 ● Predomina el estado de oxidación +6 

● Son muy resistentes a la corrosión. 

● Son bastante reactivos. La reactividad aumenta a medida que se desciende en el grupo. 

● Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros

 Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 6

 Cromo

El cromo es usado primordialmente en aleaciones con otros metales como hierro, níquel o cobalto, y que permite elevar la dureza, tenacidad y resistencia a la corrosión. Un ejemplo de este tipo de aleaciones es la del acero inoxidable, donde el cromo constituye el 10% o más de la composición final

Otra aleación importante del cromo es la de Cromo-Cobalto-Wolframio, que por su alta dureza es usado para la fabricación de herramientas de corte.

Por su parte, la cromita es usada como material refractario ya que posee un alto punto de fusión, una pequeña dilatación térmica y por la estabilidad que presenta su estructura cristalina.

 Las sales de cromo son bastante coloreadas por lo cual se utilizan para pintar elvidrio, el cuero y también como catalizadores

Molibdeno.

 Este metal de transición es utilizado principalmente en aleaciones, entre la que destacan los aceros más duros y resistentes. Para la elaboración de acero inoxidable es usado una proporción de aproximadamente 6% de molibdeno. Esta aleación es muy buena ya que soporta altas temperaturas y presiones siendo muy resistente, por lo que se emplea en la construcción, en la elaboración de piezas de aviones y coches.

El molibdeno también es empleado para obtener una súper-aleación a través del níquel, catalizadores que se utilizan en la eliminación de azufre en la industria petrolera.

 El disulfuro de molibdeno es usado en el proceso industrial de los lubricantes, ya que es resistente a altas temperaturas, reduce el deterioro y la fricción de las piezas de los motores (como ocurre en los frenos de los coches). También es utilizado en la preparación de pigmentos para plásticos, pinturas y compuestos de caucho y para elaborar conductores eléctricos.

 Este metal es usado ampliamente en la industria aeroespacial, automotriz, para fabricar herramientas quirúrgicas, fabricación de ampolletas o filamentos, pantallas de LCD, tratamiento de aguas y en la aplicación de rayos láser. 

Wolframio.

 El wolframio al igual que los metales anteriores, es usado principalmente en aleaciones para la elaboración de filamentos, lámparas eléctricas, tubos para televisión y dispositivos electrónicos todo tipo. En la actualidad, se empezó a utilizar en los vibradores de los móviles, en las pesas para los aparejos de pesca, bolas de los bolígrafos y las puntas de los dardos profesionales.

De igual manera, el wolframio o tungsteno es usado en puntos de contacto eléctrico, distribuidores de vehículos, dispositivos de rayos X, bobinas y en una variedad de elementos de calefacción para hornos eléctricos

Seaborgio. 

Al igual que muchos elementos radiactivos y sintéticos, al producirse en pequeñas cantidades, no poseen uso comercial. Por lo tanto, es empleado en la investigación científica.

GRUPO VA

El grupo del nitrógeno está compuesto por los elementos químicos del grupo 15 de la tabla periódica, que son: nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético moscovio (Mc), cuyo descubrimiento ya ha sido confirmado. Estos elementos también reciben el nombre de pnicógenos1 o nitrogenoideos

PROPIEDADES 

A alta temperatura son muy reactivos y a veces formarse enlaces covalentes entre el N y el P y enlaces iónicos entre Sb y Bi y otros elementos. El nitrógeno reacciona con O2 y H2 a altas temperaturas. Ejemplo de reacción con H2 : N2 + 3H2 → 2NH3 El bismuto reacciona con O2 y con halógenos, formando bismita y bismutina entre otros compuestos. A continuación se muestra una tabla con las características generales de estos elementos.

Los elementos que componen a la familia del nitrógeno o nitrogenoides son: 

■ Nitrógeno (N)

 ■ Fósforo (P) 

■ Arsénico (As) 

■ Antimonio (Sb) 

■ Bismuto (Bi)

El nitrógeno es un gas que forma el 78% del aire. Comercialmente, del nitrógeno gaseoso (N2) se produce amoniaco, que es un componente común de fertilizantes y limpiadores caseros

 

El fósforo se conoce en tres estados alotrópicos: el fósforo blanco que es muy venenoso y ocasiona graves quemaduras; el fósforo rojo y el negro. Estos últimos que son mas estables, se usan para hacer fósforos de seguridad.

Las sales de nitrógeno y fósforo son indispensables para la fertilidad de la tierra. Industrialmente sirven para hacer fertilizantes

ELEMENTOS DEL GRUPO VA

La familia del titanio pertenece a los metales de transición y está conformado por los elementos: titanio (Ti), circonio (Zr) y hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf).

Este grupo al presentar 2 electrones s de la última capa y 2 d de la penúltima capa, es decir, 4 electrones de valencia; muestran propiedades similares a las del grupo 3, exceptuando el número de oxidación que es +4. Otros estados de oxidación que presentan estos elementos son +3 y +2, sin embargo la estabilidad de los compuestos con estos estados de oxidación disminuye al bajar en el grupo. 

● Son sólidos a temperatura ambiente 

● Son de color plateado y poseen brillo metálico

● Conducen calor y electricidad 

● Presentan altos puntos de fusión y de ebullición 

Propiedades químicas 

● Predomina el estado de oxidación +4. 

● Son bastante reactivos. La reactividad aumenta a medida que se desciende en el grupo. 

● Forman compuestos de coordinación, esto debido a su facilidad para formar enlaces covalentes con la participación de electrones d y por su tendencia a reaccionar químicamente en diferentes estado de oxidación estables y a cambiar con relativa facilidad de unos estados de oxidación a otros.

Grupo IVA

La familia del titanio pertenece a los metales de transición y está conformado por los elementos: titanio (Ti), circonio (Zr) y hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf).

Este grupo al presentar 2 electrones s de la última capa y 2 d de la penúltima capa, es decir, 4 electrones de valencia; muestran propiedades similares a las del grupo 3, exceptuando el número de oxidación que es +4. Otros estados de oxidación que presentan estos elementos son +3 y +2, sin embargo la estabilidad de los compuestos con estos estados de oxidación disminuye al bajar en el grupo.

Propiedades físicas

·        Son sólidos a temperatura ambiente

·        Son de color plateado y poseen brillo metálico

·        Conducen calor y electricidad

·        Presentan altos puntos de fusión y de ebullición

Es común el uso de dióxido de titanio para fabricar cañas de pescar y palos golf proporcionándoles dureza y resistencia.

El titanio también es utilizado en la fabricación de intercambiadores de calor en las plantas de desalinización (que convierten el agua de mar en agua potable), ya que es resistente a la corrosión en agua de mar.

El titanio es perfecto para la fabricación de piercings corporales, esto debido que se puede pintar cómodamente y es inerte, es decir, no reacciona con otros elementos.

El titanio al ser un material fuerte, resistente y ligero es usado para la fabricación de armas de fuego, edificios y hasta el cuerpo de los ordenadores portátiles o laptop.

En el mundo del deporte también es ampliamente usado para la elaboración de las parrillas de casco de fútbol americano, raquetas de tenis, cascos de cricket y cuadros de bicicletas, entre otros.

En medicina, es utilizado para la fabricación de instrumentos quirúrgicos, las sillas de ruedas, las muletas, implantes dentales, bolas de la cadera y reemplazos articulares, entre otros.

Circonio.

La principal utilidad que presenta el circonio es en la obtención de energía nuclear. El 90% del circonio que se emplea en las actividades humanas se usa en el recubrimiento de reactores nucleares.

El óxido impuro de circonio se utiliza en la elaboración de equipos de laboratorio, hornos metalúrgicos y materiales refractarios en vidrio. También se usa en la fabricación de tubos de vacío, aparatos quirúrgicos, en aleaciones y como aditivo.

Sin embargo, su utilidad más importante es como piedra preciosa, esto debido a que presenta un alto índice de refracción y atractivo visual, lo que lo hace abundante en el mundo de la joyería.

Hafnio.

Este elemento se emplea en la elaboración de filamentos eléctricos en aleación con wolframio y tántalo.

También se emplea, junto al circonio como material estructural en las plantas nucleares de energía, debido a su alta resistencia a altas temperaturas.

De igual manera, se emplean en la elaboración de barras de control para reactores nucleares, ya que tiene la capacidad de absorber neutrones.

Rutherfordio.

El rutherfordio es un elemento químico artificial de origen sintético y que se identifica por su alta radiactividad, conociéndose muy poco sobre sus propiedades. Por tal razón, no posee utilidad comercial. Su uso más común es en la investigación científica.

PANTALLAZO DE JUEGO