Embed Size (px)
Citation preview
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 1
Relaciones Periódicas entre los Elementos
Capítulo 8
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. 8.1
¿Cuándo los elementos fueron descubiertos?
La tabla periódica• Se comenzó en el siglo XIX muchos avances en la
química que permitió aislar elementos, y los elementos conocidos aumentaron de 31 en 1800 a 63 en 1865.
• Los científicos comenzaron a buscar formas de clasificarlos de acuerdo a su utilidad. Un ruso, Dmitri Mendeleev, y un alemán, Lothar Meyer, publicaron esquemas de clasificación casi idénticos, en 1869, sin trabajar juntos.
• Ambos encontraron que las propiedades de los elementos similares ocurrian periódicamente si se arreglaban estos en orden creciente de peso atómico. Los científicos de aquella época no tenían conocimiento del número atómico.
La tabla periódica• Aunque ambos científicos llegaron basicamente a las
mismas conclusiones, el crédito siempre se le ha dado a Mendeleev, ya que promovió sus ideas incansablemente y estimuló mucho trabajo en química.
• Su insistencia en que los elementos con características similares debían ordenarse en las mismas familias lo obligó a dejar varios espacios en blanco en su tabla, para acomodar elementos que no se habían aislado, pero que “tenían” que existir.
• Mendeleev propuso el eka-aluminio y el eka-silicio para los elementos que conocemos hoy día como Galio (Ga) y Germanio (Ge). ¿Cuán buena fué su predicción? Veamos…
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 2
http://www.news.cornell.edu/stories/June06/Mendeleev.jpg
http://indemoveritas.org/wordpress/wp-content/uploads/2007/11/mendeleevs_1869_periodic_table.png
Propiedad a describir
Predicción de eka-siliciohecha en el 1871
Propiedades del Germaniodescubierto en 1886
Peso atómico 72 72.59
Densidad (g/cm3) 5.5 5.35
Calor específico (J/g-K)
0.305 0.309
Punto de fusión (oC)
Alto 947
Color Gris oscuro Blanco grisáceo
Fórmula del óxido XO2 GeO2
Densidad del óxido (g/cm3)
4.7 4.7
Fórmula del cloruro XCl4 GeCl4
Punto de ebullición del cloruro
poco menor de 100 84
¿Cómo te quedó el ojo?
Francio: ¿El 3 er elemento líquido?
¿Líquido?
113 elementos, 2 son líquidos a 250C – Br2 y Hg
223Fr, t1/2 = 21 minutos
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 3
8.2
ns1
ns2
ns2 n
p1
ns2 n
p2
ns2 n
p3
ns2 n
p4
ns2 n
p5 ns2 n
p6
d1 d5 d10
4f
5f
Configuración electrónica de estado raso
8.2
Clasificación de los elementos
Configuraciones electrónicas de cationes y aniones
Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]
Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar]
Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne]
Los átomos pierden electrones de manera tal que el catión tiene configuración electrónica externa de gas noble.
H 1s1 H- 1s2 or [He]
F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 o [Ne]
O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 o [Ne]
N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 o [Ne]
Los átomos ganan electrones de manera tal que el anión tiene configuración electrónica externa de gase noble.
ee elementos representativos
8.2
+1
+2
+3 -1-2-3
Cationes y Aniones de elementos representativos
8.2
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 4
Na+: [Ne] Al3+: [Ne] F-: 1s22s22p6 o [Ne]
O2-: 1s22s22p6 or [Ne] N3-: 1s22s22p6 o [Ne]
Na+, Al3+, F-, O2-, and N3- son todos isoelectrónicos con Ne
¿Qué átomo neutral es isoelectrónico con H- ?
H-: 1s2 Misma configuración electrónica de He
8.2
Configuraciones electrónicas de cationes demetales de transición
8.2
Cuando un catión se forma de un átomo de un metal de transición, los electrones siempre son removidos primero del orbital ns y luego de los orbitales (n – 1)d
Fe: [Ar]4s23d6
Fe2+: [Ar]4s03d6 o [Ar]3d6
Fe3+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5
Mn: [Ar]4s23d5
Mn2+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5
Carga nuclear efectiva (Zeff) es la “carga positiva” que siente un electrón.
Na
Mg
Al
Si
11
12
13
14
10
10
10
10
1
2
3
4
186
160
143
132
ZeffCapainterna
Z Radio atómico (pm)
Zeff = Z - σ 0 < σ < Z (σ = constante de apantallamiento)
Zeff ≈ Z – número de electrones de capas internas
8.3
Carga nuclear efectiva (Z eff)
8.3
increasing Zeff
incr
easi
ng Z
eff
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 5
8.3radio de van der Waals vs radio metálico vs radio covalente 8.3
Radio atómico
8.3 8.3
Comparación de radio atómico y radio iónico
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 6
El catión siempre es mas pequeño que el átomo del que se formó.El anión siempre es mas grande que el átomo del que se formó.
8.3 8.3
El radio (en pm) de iones de elementos familiares
¿radio de series isoelectrónicas?
Energía de ionización es la cantidad mínima de energía (en kJ/mol) requerida para remover un electrón de un átomo en estado raso en estado gaseoso.
I1 + X (g) X+(g) + e-
I2 + X+(g) X2+
(g) + e-
I3 + X2+(g) X3+
(g) + e-
I1 primera energía de ionización
I2 segunda energía de ionización
I3 tercera energía de ionización
8.4
I1 < I2 < I3
Tendencias generales en primeras energías de ioniza ción
8.4
Increasing First Ionization Energy
Incr
easi
ng F
irst I
oniz
atio
n E
nerg
y
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 7
8.4
Capa n=1 llena
Capa n=2 llenal
Capa n=3 llena
Capa n=4 llenaCapa n=5 llena
8.4
Variación de la primera energía de ionización con Z
Afinidad electrónica es el negativo del cambio en energía que ocurre cuando un electrón es aceptado por un átomo en estado raso en su forma gaseosa para formar un anión.
X (g) + e- X-(g)
8.5
F (g) + e- X-(g)
O (g) + e- O-(g)
∆H = -328 kJ/mol EA = +328 kJ/mol
∆H = -141 kJ/mol EA = +141 kJ/mol
8.5
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 8
8.5
Variación de la afinidad electrónica con Z para H h asta Ba)
8.6
Propiedades de las familias de elementos
• ¿Por qué todos los elementos alcalinos forman cationes de +1?
• ¿Porqué todos forman soluciones básicas si son disueltos en agua?
• Otras preguntas
Elementos del grupo 1A (ns1, n ≥ 2)
M M+1 + 1e-
2M(s) + 2H2O(l) 2MOH(ac) + H2(g)
4M(s) + O2(g) 2M2O(s)
Incr
easi
ng re
activ
ity8.6
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 9
Elementos del grupo 1A (ns1, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 2A (ns2, n ≥ 2)
M M+2 + 2e-
Be(s) + 2H2O(l) No hay reacción
Incr
easi
ng re
activ
ity
8.6
Mg(s) + 2H2O(g) Mg(OH)2(ac) + H2(g)
M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(ac) + H2(g) M = Ca, Sr, or Ba
Elementos del grupo 2A (ns2, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 3A (ns2np1, n ≥ 2)
8.6
4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)
2Al(s) + 6H+(ac) 2Al3+
(ac) + 3H2(g)
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 10
Elementos del grupo 3A (ns2np1, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 4A (ns2np2, n ≥ 2)
8.6
Sn(s) + 2H+(ac) Sn2+
(ac) + H2 (g)
Pb(s) + 2H+(ac) Pb2+
(ac) + H2 (g)
Elementos del grupo 4A (ns2np2, n ≥ 2)
8.6
¿Cómo se forman los diamantes?
• Altas P y T en el interior de la Tierra
• Se obtiene de piedras volcánicas –kimberlita y lamproita (piedras con mucho potasio) – que se forman a 150-450 km de profundidad
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 11
¿Vieron la película
“Blood Diamond”?
Elementos del grupo 5A (ns2np3, n ≥ 2)
8.6
N2O5(s) + H2O(l) 2HNO3(ac)
P4O10(s) + 6H2O(l) 4H3PO4(ac)
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 12
Elementos del grupo 5A (ns2np3, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 6A (ns2np4, n ≥ 2)
8.6
SO3(g) + H2O(l) H2SO4(ac)
Elementos del grupo 6A (ns2np4, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 7A (ns2np5, n ≥ 2)
X + 1e- X-1
X2(g) + H2(g) 2HX(g)
Incr
easi
ng re
activ
ity
8.6
6/9/2010
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. / Provisto por Dr. Hernández-Castillo 13
Elementos del grupo 7A (ns2np5, n ≥ 2)
8.6
Elementos del grupo 8A (ns2np6, n ≥ 2)
8.6
Subcapas ns y np completamente llenas. Mayor energía de ionización de todos los elementos. No tienen tendencia a aceptar electrones adicionales.
Propiedades de los óxidos a través de un periodo
básico acídico
8.6
