3°Año 4°Div Química- Unidad N°2- Periodicidad y Propiedades de los Elementos

3° Año - 4° División 18/05/2021 Por Diaz Diana
Mendeleiev jugando al solitario, pudo ordenar los elementos y predecir sus propiedades, aunque todavía en 1869 no se conocían algunos de ellos.
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QUÍMICA: LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Adaptación hecha por la Prof. Diana Diaz Pacchioni del texto “QUÍMICA: Investiguemos 2”Editorial Voluntad.
 
La tabla periódica constituye una de las herramientas fundamentales para establecer las relaciones existentes entre las propiedades de los elementos químicos. Su sistema claro y sencillo resulta eficaz para organizar la vasta y compleja información química. A continuación aprenderemos a cómo utilizarla para predecir las propiedades de los elementos a través de su ubicación.
        La Periodicidad y los Elementos Químicos
La tabla periódica tiene un sólido fundamento científico que es la ley periódica, la cual en su enunciado actual establece que:
 “las propiedades de los elementos químicos son una función periódica de su número atómico”. 
        Un Poco de Historia…
Para poder comprender las propiedades de la inmensa variedad de elementos que se conocieron, algunos, desde la antigüedad, era necesario relacionarlos de alguna manera y también diferenciarlos, por lo cual, era cada vez más necesario establecer un sistema de ordenamiento para los mismos.
El primero que habló de periodicidad fue Johann Döbereiner, químico alemán, quien informó en 1829 que en ciertas triadas de elementos (3 elementos); dispuestos en orden creciente (de menor a mayor) de sus pesos atómicos, el elemento central, tiene propiedades aproximadamente intermedias a las de los otros dos.
 
En 1864, el químico inglés John Newlands, estableció que cuando los elementos se disponen en orden creciente de sus pesos atómicos, las propiedades del octavo elemento se parecen a las del primero, las del noveno son similares al segundo y así sucesivamente. Esta observación se denominó, ley de las octavas.
 
Sin embargo, quienes dieron el cuerpo definitivo a la periodicidad química fueron el alemán Lothar Meyer y el ruso Dimitri Mendeleiev. Entre los años 1864 y 1869, Mendeleiev construye la tabla periódica y deja en ella algunos espacios vacíos correspondientes para elementos aún no descubiertos. Predice que tarde o temprano se descubrirán y vaticina sus propiedades deducidas de su ubicación en la tabla. Tres de estos elementos fueron descubiertos cuando aún vivía Mendeleiev, resultando sus propiedades sorprendentemente próximas a las predichas.
        ¿Qué es la Periodicidad de los Elementos?
La periodicidad se manifiesta por la aparición de propiedades similares que se repiten en determinados grupos de elementos.
Es uno de los conceptos más simples pero sin duda de mucha importancia en la química, es el de la relación periódica que se observa en las propiedades de los elementos. Y aunque dicho concepto tiene ya, más de un siglo de aplicación, hoy es de notable utilidad en la incorporación y sistematización de nuevos descubrimientos de elementos químicos y de la química en sí.

        El Volumen Atómico y la Periodicidad
En la tabla anterior, se pueden ver los primeros 20 elementos en orden de número atómico y sus correspondientes masas atómicas relativas. Veamos algunas gráficas que muestran relaciones periódicas de algunas de sus propiedades físicas y químicas. Por ejemplo, el volumen atómico en función del número atómico.  
 

En el gráfico, el volumen atómico presenta tres picos correspondientes a los elementos cuyos números atómicos son 3, 11 y 19 que corresponden respectivamente a los elementos metálicos Li, Na y K cuyas propiedades son semejantes y tiene una diferencia de 8 protones entre sí. De igual forma para los gases noble en la parte inferior de la gráfica.
        El Número Atómico y la Periodicidad
Comportamientos periódicos similares se observan cuando se comparan la energía o potencial de ionización de los elementos y sus correspondientes números atómicos, como se visualiza en la gráfica.
 

Potencial o Energía de ionización es la energía necesaria para arrancarle un electrón a un átomo en estado gaseoso. 
En el caso de los metales es mínima y máxima para los no metales y se mantiene la diferencia entre uno y otro de 8 unidades. Si estudiáramos todas las propiedades se podría llegar a la misma conclusión: 
“Las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos”
        La periodicidad de las estructuras electrónicas
En la tabla aparecen las estructuras electrónicas de los primeros elementos representativos hasta el cuarto nivel o período.
        Notación electrónica: útil cuando se consideran las propiedades químicas, porque son los electrones externos o de valencia los que tienen mayor importancia en estos aspectos. En esta notación, el símbolo representa el centro o núcleo del átomo y a su alrededor se dibujan puntos que representan los electrones de la última capa o electrones de valencia. Esta representación también recibe el nombre de escritura de Lewis.
        Notación espectral: en ella se representan la distribución de los electrones en los niveles y subniveles principales.
 
Las representaciones del Li, Na, K y Rb indican que estos metales son muy semejantes en sus propiedades químicas, porque tienen 1 sólo electrón de valencia en el orbital s. El Be, Mg, Ca, Sr y Ba con números atómicos 4, 12, 20, 38 y 56 respectivamente, tienen también fórmulas electrónicas similares y de allí es posible deducir que sus propiedades químicas son semejantes. Éstas y muchas otras observaciones del mismo tipo, permiten hacer una nueva generalización que constituye otra formulación de la ley periódica como:
“El comportamiento químico de los elementos es función periódica de su configuración electrónica.”
Representación de la Periodicidad Química
La ley periódica resume muchas observaciones sobre las propiedades de los elementos. Ésta se puede establecer en una forma general así:
“Cuando los elementos se acomodan en un orden creciente de sus números atómicos, muestran propiedades similares periódicamente”
Cuando se estableció que la estructura electrónica es la causa fundamental de la periodicidad de las propiedades de los elementos, la etapa inmediata fue la de proceder a tabularlos en tal forma que de esta disposición pudiera deducirse la mayor organización de los hechos químicos.
Un resultado de este trabajo fueron las propuestas de tablas periódicas de Meyer, Mendeleiev y algunos otros en busca de representaciones más eficaces de la ley periódica.
https://www.youtube.com/watch?v=PsW0sGF5EBE
La Tabla Periódica
La tabla periódica se obtiene cuando los elementos se ordenan de menor a mayor número atómico haciendo filas horizontales, de modo que todos los elementos con características químicas semejantes, o sea, pertenecientes a una misma familia quedan colocados en una misma columna con sentido vertical.

Hoy en día, año 2021, ya existen dos elementos del periodo 8. En el primer período, tiene sólo dos elementos: H y He; el segundo y tercer período tienen 8 elementos. Se observa además que un conjunto de elementos, la serie de los Lantánidos del sexto período y la serie de los Actínidos del sétimo período, se han anexado debajo de la tabla por conveniencia en su representación.
 
La tabla periódica está relacionada directamente con la estructura electrónica de los elementos. El primer período representa la ocupación del subnivel 1s ; en el segundo período se llenan los subniveles 2s y 2p; en el tercer período el 3s y 3p. En el cuarto período es más complejo. La ocupación se efectúa de acuerdo con los estados energéticos de los subniveles electrónicos. Éstos se llenan en el orden 4s, 3d, 4p. Los elementos con subniveles incompletos 3d,4d,5d, muestran propiedades similares debido a que sus estructuras electrónicas son semejantes. Éstos comprenden los elementos situados en la parte central de la tabla y se conocen con el nombre de “metales de transición”
Los Grupos de la tabla
 
Para los estudiantes de química, el uso más importante de la ley periódica y por consiguiente de la tabla periódica, reside en la posibilidad de acomodar y resumir gran cantidad de información sobre las propiedades y comportamiento de los elementos. Esto es una extraordinaria utilidad en el estudio descriptivo de los elementos y sus grupos.
La capa de Valencia
Cuando estos grupos de elementos tienen propiedades semejantes constituyen familias. Cada familia está encabezada por un número, el cual corresponde a la cantidad de electrones que posee cada elemento en la capa de valencia. Se exceptúan los gases nobles que figuran en el grupo 0, grupo 18, para indicar que su capa de valencia se encuentra saturada, o sea, que no poseen electrones disponibles para establecer enlaces. Por ejemplo, la familia de los metales alcalinos del grupo 1, tiene su capa de valencia, 1 electrón en el orbital s; la familia de los alcalinotérreos del grupo 2, tienen 2 electrones en el orbital 2s. La familia de los halógenos del grupo 7, tiene en su capa 2 electrones s y 5 electrones p. Estas relaciones y otras que encontraremos de grupo y de familia facilitarán considerablemente el estudio descriptivo de los elementos. Por lo tanto:
La valencia “más probable” de un elemento se puede predecir con seguridad razonable a partir de su posición en la tabla periódica, si se tiene en cuenta que casi todos los elementos muestran números de valencia iguales a sus números de grupo.
Como regla general, los puntos de ebullición y fusión, de los elementos de los metales aumentan en los grupos de abajo hacia arriba y los de los no metales al contrario.
Trabajo Practico de Propiedades Periódicas de los Elementos
Propiedades Físicas de los elementos de los grupos 1A y 7A
Elemento        Punto de Fusión        Punto de Ebullición        Densidad
Li        179 °C        1372°C        0,53 g/ml
Na        97,5        892        0,97
K        63,5        774        0,86
Rb        39        679        1,53
Cs        28,4        690        1,90
F        -223        -187        1,31
Cl        -101        -34,6        1,56
Br        -72        58,8        3,12
I        113,5        184,4        4,92


Bibliografía de imágenes: 
        Hipertexto de QUÍMICA 1 Editorial Santillana. Año 2019
        Investiguemos 2, editorial Voluntad, Año 1998.
        Portada: foto de “mírame cómo se hace”

Tabla Periódica de los Elementos

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