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El átomo y la tabla periódica 2 Estructura atómica. Los primeros modelos atómicos. El modelo atómico moderno. El núcleo atómico: número atómico y número másico. Ampliá tu mirada El Atomium es una estructura de 102 metros de altura que fue construida para la Exposición Universal de 1958, en Bruselas, Bélgica. Su estructura representa un cristal de hierro, ampliado 165 mil millones de veces. Está formado por nueve esferas de acero, de 20 metros de diámetro, cada una de las cuales está recubierta en aluminio reflectal, que al captar la luz del sol hace que brillen con especial fuerza. Cada esfera emula un átomo de hierro que forma la estructura del cristal. La estructura fue planeada para permanecer seis meses; sin embargo, continúa expuesta y se convirtió en una atracción turística y símbolo de la ciudad. La tabla periódica: grupos y períodos. Características de los distintos grupos de elementos. Leé y analizá Todas las sustancias están formadas por átomos de distintos elementos, que a su vez se componen de protones, neutrones y electrones. Los elementos están ordenados en la tabla periódica, la cual brinda información, como el número de protones o la masa de un átomo. Además, la tabla ayuda a predecir las propiedades de los elementos, según su ubicación. ¿Por qué creen que es importante la tabla periódica para los científicos? Co mpa rtí tu opinión Hagan una puesta en común acerca de la estructura del átomo. ¿Cómo creen que es posible que existan tantas sustancias distintas si todas están formadas por átomos? ¿Qué diferencia a los átomos de los distintos elementos? ¿Cómo creen que se puede estudiar la estructura del átomo? ¿Cómo se llegó al modelo actual del átomo y qué características tiene? © e di ci on es s m S .A . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Herramientas para aprender 28 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Toma de apuntes Un modo de estudiar de manera ac- tiva es mediante la toma de apuntes o notas en las clases o a partir de los textos que leemos. Al tomar apuntes se selecciona, reelabora y reorganiza la in- formación. Para que el apunte sea útil, debe elaborarlo quien luego lo vaya a usar para estudiar, ya que el esfuerzo realizado durante su creación favorece el aprendizaje. Un apunte es adecuado si, pasado un tiempo, se puede leer y comprender sin recurrir a la fuente. Existen diferentes tipos de apuntes. • Por palabras clave. La persona que toma apuntes selecciona pala- bras que considera centrales. Es importante poder luego realizar la conexión entre esas palabras. • Por frases y pequeños textos. Se seleccionan frases significativas y se las reescribe con palabras propias. • Por elaboración de esquemas. Es ideal cuando el tema que se aborda tiene un cierto nivel de complejidad. Se pueden usar las no- tas marginales que se realizan al leer un texto y las palabras clave presentadas en una exposición. No existe un único método para tomar apuntes, ya que la forma de pro- cesar la información para cada persona es distinta. Sin embargo, existen algunos consejos que se pueden tener en cuenta para tomar apuntes: • Estén atentos a expresiones significativas que emplea el expositor, como “es importante...”, “en una palabra…”, “concluyendo...”, ya que es- tas indican la intención de sintetizar, explicar y aclarar ideas básicas. • No conviene usar hojas sueltas, sino cuadernos. También se puede usar el procesador de textos de una computadora o programas on- line que permiten tomar y clasificar las notas. • Utilicen títulos y subtítulos para organizar las notas. • Escriban las ideas en frases breves de forma clara y sencilla. • Empleen palabras propias. Tomen nota textual solo de las definicio- nes, fórmulas y reglas. • Para una rápida toma de notas, pueden usar abreviaturas. Pueden elaborar una especie de código personal que pueda ser interpreta- do con facilidad y permita limitar la escritura de los apuntes a lo es- trictamente imprescindible para una buena comprensión posterior. • Si se produce alguna “laguna” al tomar los apuntes, traten de com- pletarla de inmediato preguntando a algún compañero o, de ser po- sible, al profesor. • Luego de la toma de apuntes, pásenlos en limpio lo antes posible. 29 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Los primeros modelos La materia está formada por átomos, pero debido a su tama- ño estos no se pueden ver, y por lo tanto no podemos saber con absoluta certeza cómo están conformados. En ciencia se construyen modelos por medio de los cuales se pretenden explicar los distintos hechos experimentales. Cuando algún hecho experimental refuta el modelo, este se debe descar- tar y se debe emplear otro modelo que describa mejor el compor- tamiento experimental. Así, a lo largo de la historia, surgieron distintos modelos para explicar la estructura atómica, cada uno tomando del anterior lo que respondía a la experiencia y descartando lo que la contradecía. En 1904, el físico británico Joseph John Thomson (1856-1940) propuso el primer modelo atómico. Él suponía que el átomo era una esfera maciza con carga positiva en la cual se hallaban los electrones con carga negativa incrustados como pasas en un bu- dín. Por ello se lo llamó el “modelo budín de pasas”. Poco después, en 1911, el físico y químico neozelandés Ernest Rutherford (1871-1937) propuso el “modelo planetario”, según el cual el átomo estaba formado por un núcleo con carga positiva a cuyo alrededor giraban los electrones cargados negativamente, por lo que eran atraídos por el núcleo. En su experiencia, Rutherford descubrió que el átomo no era compacto, ya que prácticamente toda la masa del átomo está concentrada en un pequeño núcleo, mientras que el volumen está dado por la zona en la cual se mueven los electrones (e-). Esto significa que, si bien la masa del átomo es prácticamente igual a la masa del núcleo, el volumen que ocupa es despreciable frente al volumen ocupado por los electrones que están en movi- miento constante. Para darnos una idea de lo que esto significa, supongamos por un momento que el átomo tuviera el tamaño de una cancha de fútbol. En ese caso, el núcleo ocuparía el mismo volumen que un grano de arroz en el medio de ella y la zona en la que se moverían los electrones sería todo el resto de esta. A pesar de ello, la masa estaría concentrada en ese núcleo, ya que los electrones tienen una masa alrededor de 1.800 veces menor que la de las partícu- las que lo forman. Modelo atómico de Thomson (“budín de pasas”). Modelo atómico de Rutherford (“planetario”). Actividades 1. ¿Qué son los modelos atómicos? ¿Por qué fueron cambiando a lo largo de la historia? 2. Describan brevemente los modelos atómicos propuestos por Thomson y Rutherford. Expliquen los avan- ces del segundo respecto del primero. 3. ¿Creen que hubiera sido posible para Rutherford proponer su modelo sin conocer el modelo de Thomson? ¿Por qué? Masa con carga positiva Electrones (carga negativa) Electrón (carga negativa) Núcleo (carga positiva) 30 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 El modelo de Bohr En 1913, el físico Niels Bohr (1885-1962), sosteniendo la idea de un núcleo positivo de Rutherford, propuso un modelo atómico algo semejante al sistema solar, según el cual los electrones, atraídos por la carga positiva del núcleo, giran a su alrededor en órbitas esféricas bien definidas. Cada órbita corresponde a un valor o nivel de energía, según su distancia al núcleo; cuanto más alejada del núcleo, mayor es la energía de la órbita. Además, mientras los electrones no cam- bien de órbita, se mueven sin absorber ni emitir energía. Esta afir- mación contradecía las teorías del electromagnetismo clásico, que predecían que los electronesgirando alrededor del núcleo deberían perder energía progresivamente hasta chocar contra él. En el modelo de Bohr, los electrones solo pueden absorber o emi- tir energía en determinadas cantidades. Así, si un electrón absorbe la cantidad de energía adecuada, “salta” hacia una órbita de mayor energía. Con esa energía el átomo se encuentra inestable (un átomo es más estable cuanta menos energía tiene) y termina emitiéndola; por este motivo el electrón vuelve a su órbita inicial. Esto se puede observar en los espectros de la luz emitida por los átomos de los distintos elementos. Un espectro es el conjunto de colores observado al descomponer la luz (por ejemplo, el arco iris es el espectro de la luz solar). El espectro de la luz emitida por un gas formado por un único tipo de átomos es característico para cada ele- mento y no es continuo, como el arco iris, sino que consta de un con- junto discreto de colores o bandas luminosas. Por ello, los espectros de emisión se utilizan para la identificación de sustancias, ya que al igual que las huellas dactilares que son diferentes en todas las perso- nas, las “huellas espectrales” también son distintas para cada átomo. Los electrones que están más alejados del núcleo son los me- nos atraídos por él, por lo que son los que están más débilmente unidos. Por eso, son los que participarán de las uniones químicas. El modelo atómico de Bohr explicaba el átomo de hidrógeno. Sin embargo, pronto fue necesario modificar el modelo para que pudiera explicar los datos experimentales correspondientes a átomos más complejos. El nuevo modelo atómico vino junto con el desarrollo de la mecánica cuántica, que el propio Bohr contribuyó a desarrollar. Absorbe energía n = 3 n = 2 n = 1 Órbita de menor energía Núcleo (carga positiva) Órbita de mayor energía Emite energía Energía de órbitas en aumento + - -El modelo de Bohr plantea que los electrones se encuentran en órbitas de diferente energía. Los “saltos” de una órbita a otra implican la absorción o emisión de energía. Glosario activo Buscá en el texto la palabra cuya de- finición es la siguiente: “Trayectoria que recorre un electrón alrededor del núcleo del átomo”. 31 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 El modelo moderno El nuevo modelo atómico basado en la mecánica cuántica, propuesto en 1926, es el resultado de las contribuciones de varios científicos que con sus aportes permitieron resolver muchos inte- rrogantes que la mecánica clásica no podía. En el modelo de Bohr, era posible conocer la ubicación exacta de un electrón. En el nuevo modelo, el concepto de órbita fue re- emplazado por el de orbital atómico, que es la región del espacio alrededor del núcleo en la que existe una gran probabilidad de encontrar un electrón con una energía determinada. Hay unos pocos tipos de orbitales, diferenciados por su forma. Se los denomina con las letras s, p, d y f. Así, los orbitales s son esféricos y los p tienen forma lobular. En los orbitales s, entran hasta 2 electrones; en los orbitales p, un máximo de 6; en los d, hasta 10 electrones y en los f, hasta 14. Un mismo átomo puede tener orbitales de distinto tamaño. El tamaño de un orbital se asocia a lo que se llama nivel (n) de energía. Cuanto mayor es el nivel, mayor es la distancia entre el electrón y el núcleo y mayor la energía del orbital. El nivel 1 es el más cercano al núcleo, el más pequeño y el de menor energía. El número máximo de electrones que es posible encontrar por nivel energético está dado por 2.n2, donde n es el nivel de energía. Cada nivel está subdividido en subniveles que corresponden a orbitales de similar energía y tamaño promedio (igual n), pero de for- mas distintas. En cada nivel, hay tantos subniveles como el número de nivel. En el nivel n = 1 no hay subniveles, solo un orbital esférico: 1s. En el nivel n= 2, hay dos subniveles que corresponden a orbitales 2s y el 2p. En el nivel n= 3, tres subniveles: 3s, el 3p y el 3d. La configuración electrónica de los átomos La distribución de los electrones de un átomo o ion se llama configuración electrónica (CE). En la CE, los electrones se orga- nizan en orden creciente de energía, es decir que primero ocupan los orbitales de menor energía y luego, cuando se completan, ocu- pan los de mayor energía. En la práctica se utiliza la regla de las diagonales, que muestra el orden de llenado de los subniveles. Veamos, por ejemplo, la CE del átomo de sodio (Na), que tiene 11 electrones: • En el primer nivel solo existe el subnivel 1s, donde entran dos electrones, o sea 1s2. • En el nivel 2 hay dos subniveles: el 2s que tiene un poco menos de energía y se completa primero con 2 electrones, y el 2p en el que entran hasta 6. Así queda: 2s2, 2p6. • En el nivel 3 hay tres subniveles: 3s, 3p y 3d. El de menor energía es el 3s, y allí estará el último electrón: 3s1 (el sub- nivel 3s queda incompleto). Entonces: CENa: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1. Para saber la CE de los diferentes átomos se utiliza la regla de las diagonales, que muestra el orden de llenado de los subniveles. Se debe seguir la flecha ubicando el número máximo de electrones en cada subnivel, salvo en el último, que es el único que puede quedar incompleto. Número máximo de electrones por nivel dado por la fórmula 2.n2 1s 2p 3d 4d 4d 5d 5d 6d 3p 4p 5p 6p 7p 2s 3s 4s 5s 6s 7s Nivel Número de electrones 1 2 (1) 2 = 2 2 2 (2)2 = 8 3 2 (3) 2 = 18 4 2 (4)2 = 32 Actividades 1. Indiquen las similitudes y dife- rencias entre el modelo atómico de Bohr y el modelo mecano- cuántico moderno. ¿Por qué este último no se relaciona con un único científico? 2. ¿Cómo varía la energía en los distintos niveles que rodean al núcleo? 3. Siguiendo la regla de las diagona- les, realicen las CE de los átomos de K, F, N, H y Ne. 32 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 La composición de los átomos Como vimos, el átomo está formado por dos regiones: un nú- cleo y una corteza. El núcleo, muy pequeño, concentra casi toda la masa del átomo, y está formado por dos partículas subatómicas: los protones, con carga positiva, y los neutrones, sin carga. En la corteza atómica, que ocupa gran volumen, pero tiene una masa muy pequeña, se encuentran las partículas subatómicas con carga nega- tiva llamadas electrones, que se mueven en orbitales alrededor del núcleo. Las diferencias en las propiedades físicas de las partículas subatómicas pueden verse en la siguiente tabla: Número atómico y número másico Si bien el átomo está formado por protones, neutrones y electro- nes, son los protones los que caracterizan a cada elemento. Al núme- ro de protones que tienen los átomos de determinado elemento se lo llama número atómico y se lo simboliza con la letra Z. Este número determina la identidad del átomo porque es diferente para todos los elementos. No hay dos átomos de un mismo elemento con distinto número de protones. Además, el número atómico debe ser un número entero, ya que indica una cantidad de partículas (protones) que no se pueden dividir (el átomo no puede tener medio protón). Este número figura en la tabla periódica, que está hecha en orden creciente de Z. En un átomo existe el mismo número de protones que de elec- trones. En estos casos, se comprueba Z = p+ = e-. Sin embargo, es importante aclarar que el Z no siempre representa el número de elec- trones. Como veremos, en los iones (partículas con carga positiva o negativa), el número de protones no coincide con el de electrones. A la suma de las partículas que se encuentran en el núcleo, es decir, a la suma de los protones y de los neutrones, se la denomi- na número másico (ya que representa a todas las partículas que tienen masa apreciable en el átomo) y se simboliza con la letra A. Como el número de protones es el número atómico, también se puede decir que el número másico esla suma del Z y el número de neutrones, esto significa que en los átomos se satisface la relación A = Z + n (número de neutrones). Al igual que el Z, el A debe ser un número entero, ya que tam- bién representa un número de partículas, en este caso, neutrones y protones. Pero a diferencia del Z, el A no figura en la tabla pe- riódica, ya que existen átomos del mismo elemento que poseen distinto número de neutrones y por consiguiente distinto A. Partícula subatómica Símbolo Carga fundamental (Q) Carga relativa Masa (kg) Ubicación en el átomo Electrón e- -1,6 . 1019 -1 9,11 . 10-31 Corteza Protón p+ +1,6 . 1019 +1 1, 67 . 10-27 Núcleo Neutrón n 0 0 1, 67 . 10-27 Núcleo Átomos de hierro sobre una superficie de cobre vistos bajo un microscopio especial, denominado microscopio de efecto túnel. Glosario activo Buscá en el texto la palabra cuya defi- nición es la siguiente: “Parte externa de un átomo que rodea al núcleo y donde orbitan los electrones”. A Z Números de neutrones 33 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Representación de los números atómico y másico Existe una forma de simbolizar el Z y el A para un átomo deter- minado. Si X es el símbolo del elemento, el A se coloca arriba a la izquierda, mientras que el Z se ubica abajo a la izquierda. Esta representación es utilizada cuando se quiere brindar la in- formación del Z y el A de un átomo determinado. Sin embargo, en las tablas periódicas la información puede expresarse de diferentes formas, que se deben referenciar claramente en la misma tabla. Isótopos e isóbaros En la naturaleza existen casos de átomos que son de un mismo elemento (es decir, de igual número de protones), pero que poseen distinto número de neutrones (y por consiguiente distinta masa). A estos átomos se los llama isótopos. Un ejemplo de un elemento que posee átomos de este tipo es el hidrógeno, que presenta tres isótopos: protio, deuterio y tritio. Existe otra situación posible, en la cual los átomos poseen el mis- mo número másico (A), pero difieren en su número atómico (Z). Es decir, la suma de protones y neutrones es la misma, pero no son átomos del mismo elemento. Los átomos que cumplen con esta con- dición se denominan isóbaros. Ejemplos de ellos son el argón y el calcio, que poseen un A = 40, y un Z = 18 y Z = 20, respectivamente. En el carbono, el Z = 6 y A = 12, y el número de protones se puede calcular como A - Z = 12- 6 = 6. Como además el átomo es neutro, su número de electrones será 6. La letra X representa el símbolo del elemento Carbono A Número másico Neutrones + Protones Número atómico Protones Z X 12 Número másico Número atómico 6C Actividades 1. ¿Qué simboliza el número atómico? ¿Cómo se vincula con el número de electrones del átomo? 2. ¿Qué simboliza el número másico? 3. Representen los siguientes átomos con su símbolo y sus Z y A. a. Fósforo: 15 protones y 16 neutrones. b. Nitrógeno: 14 neutrones y 14 electrones. c. Bromo: 35 protones y 44 neutrones. 4. ¿Qué son los isótopos? Investiguen sobre la técnica del carbono 14 y sus aplicaciones. 5. Tomen apuntes en la siguiente clase de fisicoquímica. Luego, intercambien sus apuntes con un/a compañero/a. ¿Les sirven para estudiar el tema? ¿Pueden complementarse con la información que en- cuentran en las páginas del libro? 40 20 40 18Ca Ar ISÓBAROS 20 Protones 20 Neutrones 18 Protones 22 Neutrones 1 1 2 1 3 1H H H ISÓTOPOS 1 Protón 1 Protón 1 Neutrón 1 Protón 2 Neutrones 34 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 La tabla periódica La tabla periódica actual se basa en el ordenamiento de los elementos químicos según el orden creciente de números atómicos (Z), tal como lo propuso el físico y químico inglés Henry Moseley. Esta tabla está formada por los 118 elementos reconocidos en la actualidad, que se ubican en siete filas hori- zontales, llamadas períodos, y dieciocho columnas verticales, llamadas grupos. En la tabla periódica, los elementos se presentan en recua- dros que contienen información sobre ellos, como el nombre, el símbolo, el número atómico y la configuración electrónica, entre otros. La cantidad de información en cada recuadro y la forma de presentarla puede variar de una tabla a otra. La tabla periódica se divide en grupos (columnas, vertica- les) y en períodos (filas, horizontales). La posición que ocupa un elemento en la tabla periódica no es aleatoria, sino que de- pende de su estructura electrónica, la que define las propieda- des químicas y físicas de los elementos. Grupos Los elementos de un mismo grupo se caracterizan por tener propiedades quí- micas y físicas muy similares. Esto se debe a que, aunque pertenezcan a distintos períodos, en un mismo grupo se reúnen elemen- tos que tienen el mismo número de electrones en su último nivel energético, o nivel más externo. Por ejemplo, los elementos Be y Ca tienen dos electrones en su último nivel energético, pero el Be pertenece al período 2, mientras que el Ca pertenece al período 4. Existen dos formas de pre- sentar los grupos: del 1 al 18, o clasificándolos como A y B, subgrupos que expli- caremos más adelante. Períodos Los elementos de un mismo período se caracterizan por tener el mismo número de niveles ener- géticos, es decir, todos los átomos que pertenecen a un mismo período coinciden en el nivel mayor de energía que poseen. El número de electrones que se encuentra en el último nivel energético ocupado aumenta en una unidad consecutivamente, a medida que se avanza dentro de una fila de izquierda a derecha. En la tabla hay siete períodos, y se los indica con números que van del 1 al 7: 1 para el que se encuentra en la parte superior, y 7 para el que está en la base de la tabla. 1,3 1,3 1,3 Hidrógeno Nombre Símbolo químico Electronegatividad Masa atómica* *Masa atómicas relativas Promedio tomando como ref. 1u = m 12C 12 Elementos metálicos. Elementos semimetálicos. Elementos no metálicos. Gases nobles. Número atómico Ce Pr Nd Pm Sm Eu TmErHoDyTbGd Yb Lu Torio Protactinio Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Yterbio Lutecio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio LaurencioNobelio NoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh Lr Lantánidos 6 Actínidos 7 H 8 Oxígeno 15,99 O -2 3,5 Números de oxidación La sustancia simple es gaseosa a 25 ºC. La sustancia simple es líquida a 25 ºC. Elementos arti�ciales. Elementos aún no descubiertos. Elementos radiactivos.*3 1 1,0 6,94 Ca pa ci da d Configuración electrónica Configuración electrónica 2 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6 3 6 4 7 8 8 18 18 32 32 1s2 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p Grupo Período 1 + – 1 + – 3;5 + – 3;4;5 + – 4 + – 3;5 + – 2;4;6 -2;3;4;6 + – 2;4;6 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 2,1 1,01 4 2 1,5 9,01 11 1 0,9 22,99 12 2 1,2 24,3 19 1 0,8 39,1 20 2 1,0 40,08 21 3 1,3 44,96 37 1 0,8 85,47 38 2 1,0 87,62 39 3 1,3 88,91 55 1 0,7 132,9 56 2 0,9 137,3 57 3 1,1 138,9 87 1 0,7 (223) 58 3;4 1,1 140,1 59 3;4 1,1 140,9 60 3 1,2 144,2 61 3 1,1 147 62 2;3 1,2 150,4 63 2;3 1,0 152 64 3;4 1,1 157,3 65 3;4 1,2 158,9 66 3;4 1,1 162,5 67 3 1,2 164,9 68 3 1,2 167,3 69 2;3 2;3 1,2 168,9 70 1,1 173,1 71 3 1,2 175 90 3 1,3 232 91 4;5 1,5 (231) 92 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 1,7 238 93 1,3 (237) 94 1,3 (244) 95 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - - - 1 - - - 1,3 - 0 - - - - (243) 96 3 (247) 97 3;4 (247) 98 3 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262) 88 * * * * * * * * * ** * * *** * * ** * * *** ** * 2 0,9 (226) 89 3 1,1 (227) Titanio Vanadio Cromo Ti V Cr 22 2;3;4 4 2;3;4 1,5 47,87 23 1,6 50,94 24 2;3;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5 3;5 1;2;3;4;5 1,6 52 Manganeso Hierro Mn Fe 25 2;3;4;6;7 2;3;4;6;8 2;3;4;6;8-1-,2;4;6;7 1,5 54,94 26 2;3 2;3 2;4 2;4 1,8 55,85 Cobalto Niquel Co Ni 27 2;3 1,8 58,93 28 1,8 58,69 Cobre Cinc Cu Zn 29 1;2 1,9 63,55 30 2 2 1,6 65,4 Galio Ga 31 3 4 3 1,6 69,72 Germanio Ge 32 1,8 72,64 Arsénico As 33 2 74,92 Selenio Se 34 2,4 78,96 Bromo Br 35 2,8 79,9 Criptón Kr 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 83,8 Aluminio Al 13 3 4 1,5 26,98 Silicio Si 14 1,8 28,09 Fósforo P 15 2,1 30,97 Azufre S 16 2,5 32,07 Cloro Cl 17 3 35,45 Argón Ar 18 39,95 Boro B 5 3 2; + – 3;4;52 2 10,8 Carbono C 6 2,5 12,01 Nitrógeno N 7 3 14,01 Oxígeno O 8 -2 -1 3,5 15,99 Flúor F 9 4 19 Neón Ne 10 20,18 Helio He 2 4 Circonio Niobio Molibdeno Zr Nb Mo 40 1,4 91,22 41 1,6 92,91 42 1,8 95,94 Tecnecio Rutenio Tc Litio Li Magnesio Mg Potasio K Calcio Ca Escandio Sc Rubidio Rb Estroncio Sr Itrio Y Cesio Cs Bario Ba Lantano La Francio Fr Radio Ra Actinio Ac Sodio Na Berilio Be Ru 43 4;7 1,9 (98) 44 2,2 101,1 Rodio Paladio Rh Pd 45 2;3;4 2;3;4;6 2,2 102,9 46 2,2 106,4 Plata Cadmio Ag Cd 47 1 1,9 107,9 48 1,7 112,4 Indio In 49 1,7 114,8 Estanio Sn 50 2;4 2;4 3;5 1,8 118,7 Antimonio Sb 51 1,9 121,8 Telurio Te 52 2,1 127,6 Yodo I 53 2,5 126,9 Xenón Xe 54 131,3 Hafnio Tantalio Tungsteno Hf Ta W 72 1,3 178,5 73 1,5 180,9 74 1,7 183,8 Renio Osnio Re Os 75 1,9 186,2 76 2,2 190,2 Iridio Platino Ir Pt 77 2,2 192,2 78 2,2 195,1 Oro Mercurio Au Hg 79 1;3 2,4 197 80 1;2 1,9 200,6 Talio Tl 81 1;3 1,8 204,3 Plomo Pb 82 1,9 207,2 Bismuto Bi 83 1,9 209 Polonio Po 84 2;4;6 2 (209) Astato At 85 2,2 (210) Radón Rn 86 (222) Rutherfordio Dubnio Seaborgio Rf Db Sg 104 (261) 105 (262) 106 (266) Bohrio Hassio Bh Hs 107 (264) 108 (277) Meitnerio Darmstadtio Mt Ds 109 (268) 110 (271) Roentgenio Copernicio Rg Cn 111 (272) 112 (277) Nihonio 113 (284) Flerovio Fl 114 (285) Mosconio Mc 115 (288) Livermorio Lv 116 (289) Teneso Ts 117 (3) Oganesón Og 118 (4) * * * * I-A II-A III-B IV-B V-B VI-B VII-B VIII I-B II-B III-A IV-A V-A VI-A VII-A VIII-A Nh + – + – 1;3;5;7 1,31,3 1,3 1,3 1,3 1,3 VIIIVIII Nota: las masas atómicas que �guran entre paréntesis corresponden a la del isótopo conocido más estable de ese elemento. 1,3 1,3 1,3 Hidrógeno Nombre Símbolo químico Electronegatividad Masa atómica* *Masa atómicas relativas Promedio tomando como ref. 1u = m 12C 12 Elementos metálicos. Elementos semimetálicos. Elementos no metálicos. Gases nobles. Número atómico Ce Pr Nd Pm Sm Eu TmErHoDyTbGd Yb Lu Torio Protactinio Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Yterbio Lutecio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio LaurencioNobelio NoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh Lr Lantánidos 6 Actínidos 7 H 8 Oxígeno 15,99 O -2 3,5 Números de oxidación La sustancia simple es gaseosa a 25 ºC. La sustancia simple es líquida a 25 ºC. Elementos arti�ciales. Elementos aún no descubiertos. Elementos radiactivos.*3 1 1,0 6,94 Ca pa ci da d Configuración electrónica Configuración electrónica 2 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6 3 6 4 7 8 8 18 18 32 32 1s2 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p Grupo Período 1 + – 1 + – 3;5 + – 3;4;5 + – 4 + – 3;5 + – 2;4;6 -2;3;4;6 + – 2;4;6 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 2,1 1,01 4 2 1,5 9,01 11 1 0,9 22,99 12 2 1,2 24,3 19 1 0,8 39,1 20 2 1,0 40,08 21 3 1,3 44,96 37 1 0,8 85,47 38 2 1,0 87,62 39 3 1,3 88,91 55 1 0,7 132,9 56 2 0,9 137,3 57 3 1,1 138,9 87 1 0,7 (223) 58 3;4 1,1 140,1 59 3;4 1,1 140,9 60 3 1,2 144,2 61 3 1,1 147 62 2;3 1,2 150,4 63 2;3 1,0 152 64 3;4 1,1 157,3 65 3;4 1,2 158,9 66 3;4 1,1 162,5 67 3 1,2 164,9 68 3 1,2 167,3 69 2;3 2;3 1,2 168,9 70 1,1 173,1 71 3 1,2 175 90 3 1,3 232 91 4;5 1,5 (231) 92 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 1,7 238 93 1,3 (237) 94 1,3 (244) 95 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - - - 1 - - - 1,3 - 0 - - - - (243) 96 3 (247) 97 3;4 (247) 98 3 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262) 88 * * * * * * * * * ** * * *** * * * * * * *** ** * 2 0,9 (226) 89 3 1,1 (227) Titanio Vanadio Cromo Ti V Cr 22 2;3;4 4 2;3;4 1,5 47,87 23 1,6 50,94 24 2;3;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5 3;5 1;2;3;4;5 1,6 52 Manganeso Hierro Mn Fe 25 2;3;4;6;7 2;3;4;6;8 2;3;4;6;8-1-,2;4;6;7 1,5 54,94 26 2;3 2;3 2;4 2;4 1,8 55,85 Cobalto Niquel Co Ni 27 2;3 1,8 58,93 28 1,8 58,69 Cobre Cinc Cu Zn 29 1;2 1,9 63,55 30 2 2 1,6 65,4 Galio Ga 31 3 4 3 1,6 69,72 Germanio Ge 32 1,8 72,64 Arsénico As 33 2 74,92 Selenio Se 34 2,4 78,96 Bromo Br 35 2,8 79,9 Criptón Kr 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 83,8 Aluminio Al 13 3 4 1,5 26,98 Silicio Si 14 1,8 28,09 Fósforo P 15 2,1 30,97 Azufre S 16 2,5 32,07 Cloro Cl 17 3 35,45 Argón Ar 18 39,95 Boro B 5 3 2; + – 3;4;52 2 10,8 Carbono C 6 2,5 12,01 Nitrógeno N 7 3 14,01 Oxígeno O 8 -2 -1 3,5 15,99 Flúor F 9 4 19 Neón Ne 10 20,18 Helio He 2 4 Circonio Niobio Molibdeno Zr Nb Mo 40 1,4 91,22 41 1,6 92,91 42 1,8 95,94 Tecnecio Rutenio Tc Litio Li Magnesio Mg Potasio K Calcio Ca Escandio Sc Rubidio Rb Estroncio Sr Itrio Y Cesio Cs Bario Ba Lantano La Francio Fr Radio Ra Actinio Ac Sodio Na Berilio Be Ru 43 4;7 1,9 (98) 44 2,2 101,1 Rodio Paladio Rh Pd 45 2;3;4 2;3;4;6 2,2 102,9 46 2,2 106,4 Plata Cadmio Ag Cd 47 1 1,9 107,9 48 1,7 112,4 Indio In 49 1,7 114,8 Estanio Sn 50 2;4 2;4 3;5 1,8 118,7 Antimonio Sb 51 1,9 121,8 Telurio Te 52 2,1 127,6 Yodo I 53 2,5 126,9 Xenón Xe 54 131,3 Hafnio Tantalio Tungsteno Hf Ta W 72 1,3 178,5 73 1,5 180,9 74 1,7 183,8 Renio Osnio Re Os 75 1,9 186,2 76 2,2 190,2 Iridio Platino Ir Pt 77 2,2 192,2 78 2,2 195,1 Oro Mercurio Au Hg 79 1;3 2,4 197 80 1;2 1,9 200,6 Talio Tl 81 1;3 1,8 204,3 Plomo Pb 82 1,9 207,2 Bismuto Bi 83 1,9 209 Polonio Po 84 2;4;6 2 (209) Astato At 85 2,2 (210) Radón Rn 86 (222) Rutherfordio Dubnio Seaborgio Rf Db Sg 104 (261) 105 (262) 106 (266) Bohrio Hassio Bh Hs 107 (264) 108 (277) Meitnerio Darmstadtio Mt Ds 109 (268) 110 (271) Roentgenio Copernicio Rg Cn 111 (272) 112 (277) Nihonio 113 (284) Flerovio Fl 114 (285) Mosconio Mc 115 (288) Livermorio Lv 116 (289) Teneso Ts 117 (3) Oganesón Og 118 (4) * * * * I-A II-A III-B IV-B V-B VI-B VII-B VIII I-B II-B III-A IV-A V-A VI-A VII-A VIII-A Nh + – + – 1;3;5;7 1,31,3 1,3 1,3 1,3 1,3 VIIIVIII Nota: las masas atómicas que �guran entre paréntesis corresponden a la del isótopo conocido más estable de ese elemento. Henry Moseley (1887-1915) 35 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 La clasificación de los elementos Como vimos, la tabla periódica está ordenada en función de la estructura electrónica de los elementos. En consecuencia, los elementos pueden clasificarse de acuerdo con la configuración electrónica externa. De esta forma, se dividen en cuatro cate- gorías: elementos representativos, elementos de transición, ele- mentos de transición interna y elementos inertes o gases nobles. Veamos cómo se caracteriza cada una de ellas: • Elementos representativos. Son aquellos que poseen suúltimo electrón en un orbital “s” o “p”. Pertenecen al grupo “A”, y a los grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16 y 17 de la tabla perió- dica. La configuración electrónica de un elemento represen- tativo indica su posición en la tabla periódica: la cantidad de electrones que tiene en su último nivel ocupado corres- ponde al grupo en el que se lo ubica, mientras que el último nivel energético ocupado se asocia con el período. • Elementos de transición. Son aquellos que poseen su úl- timo electrón en un orbital “d”. Pertenecen al grupo “B”, y a los grupos 3 al 12 de la tabla periódica. Existen cuatro series de elementos de transición. • Elementos de transición interna. Son aquellos que po- seen su último electrón ubicado en un orbital “f”. Estos ele- mentos no se clasifican en grupos, ya que se encuentran entre los grupos 3 y 4. Se representan mediante dos filas de diez elementos, que se desprenden de los períodos 6 y 7, y se ubican en la parte inferior de la tabla. Estos elementos se denominan lantánidos y actínidos. • Elementos inertes o gases nobles. Son aquellos que se ca- racterizan por tener todos sus niveles energéticos completos. Pertenecen al grupo 18. Los gases nobles poseen ocho electro- nes en su último nivel, y su configuración electrónica externa se representa como ns2 np6, a excepción del He, que tiene solo dos electrones en su último nivel, y una CE = 1s2. Ubicación de las categorías de los elementos químicos en la tabla periódica Actividades 1. ¿Qué tienen en común los ele- mentos de un mismo período? ¿Y los de un mismo grupo? 2. La tabla periódica actual es el resultado de la acumulación de la labor de varios científicos que trabajaron para poder ordenar los elementos. Investiguen acerca de este proceso, mencionando a los distintos científicos, y los aportes hechos por cada uno de ellos. Elementos representativos (último electrón en “s”) Elementos de transición interna (último electrón en “f”) Elementos representativos (último electrón en “p”) Elementos de transición (último electrón en “d”) Elementos inertes o gases nobles (último nivel completo) La tabla periódica es una herramienta indispensable para el estudio de la química. Reto integrador Diseño de una tabla periódica temática Biología - Artes plásticas - Historia - Literatura. 36 Metales, no metales y gases nobles En el siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier (1743- 1794) propuso que los elementos se clasificaran en metales, me- tales de transición y no metales de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas. Hoy, parte de la propuesta de Lavoisier se si- gue utilizando, y además se le agregó la categoría de los metaloi- des y los gases nobles. A continuación, se presenta la ubicación de los metales, los no metales, los metaloides (también llamados semimetales) y los gases nobles en la tabla periódica. Los metales Los metales son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio, que es un líquido). Se caracterizan por tener brillo propio, ser dúctiles, es decir que pueden deformarse o mol- dearse para formar alambres o hilos, y ser maleables, lo que significa que pueden extenderse para formar hilos o láminas. Además, los metales son buenos conductores de la electrici- dad y el calor. Los metales pueden tener 1, 2 o 3 electrones en su último nivel energético, que tienden a perder con facilidad (se oxidan), para formar iones positivos o cationes. Estos electrones suelen ser atraídos por otros átomos que tienden a atraer electrones forman- do iones negativos o aniones. La unión entre ambos tipos de iones se denomina unión iónica. Los metales tienen múltiples usos y aplicaciones. Por ejemplo, en la construcción se utilizan estructuras de hierro, en la elabo- ración de cables se usa el cobre, y en la fabricación de muchos adornos y joyas se utilizan el oro y la plata. 1,3 1,3 1,3 Hidrógeno Nombre Símbolo químico Electronegatividad Masa atómica* *Masa atómicas relativas Promedio tomando como ref. 1u = m 12C 12 Elementos metálicos. Elementos semimetálicos. Elementos no metálicos. Gases nobles. Número atómico Ce Pr Nd Pm Sm Eu TmErHoDyTbGd Yb Lu Torio Protactinio Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Yterbio Lutecio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio LaurencioNobelio NoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh Lr Lantánidos 6 Actínidos 7 H 8 Oxígeno 15,99 O -2 3,5 Números de oxidación La sustancia simple es gaseosa a 25 ºC. La sustancia simple es líquida a 25 ºC. Elementos arti�ciales. Elementos aún no descubiertos. Elementos radiactivos.*3 1 1,0 6,94 Ca pa ci da d Configuración electrónica Configuración electrónica 2 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6 3 6 4 7 8 8 18 18 32 32 1s2 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p Grupo Período 1 + – 1 + – 3;5 + – 3;4;5 + – 4 + – 3;5 + – 2;4;6 -2;3;4;6 + – 2;4;6 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 2,1 1,01 4 2 1,5 9,01 11 1 0,9 22,99 12 2 1,2 24,3 19 1 0,8 39,1 20 2 1,0 40,08 21 3 1,3 44,96 37 1 0,8 85,47 38 2 1,0 87,62 39 3 1,3 88,91 55 1 0,7 132,9 56 2 0,9 137,3 57 3 1,1 138,9 87 1 0,7 (223) 58 3;4 1,1 140,1 59 3;4 1,1 140,9 60 3 1,2 144,2 61 3 1,1 147 62 2;3 1,2 150,4 63 2;3 1,0 152 64 3;4 1,1 157,3 65 3;4 1,2 158,9 66 3;4 1,1 162,5 67 3 1,2 164,9 68 3 1,2 167,3 69 2;3 2;3 1,2 168,9 70 1,1 173,1 71 3 1,2 175 90 3 1,3 232 91 4;5 1,5 (231) 92 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 1,7 238 93 1,3 (237) 94 1,3 (244) 95 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - - - 1 - - - 1,3 - 0 - - - - (243) 96 3 (247) 97 3;4 (247) 98 3 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262) 88 * * * * * * * * * ** * * *** * * * * * * *** ** * 2 0,9 (226) 89 3 1,1 (227) Titanio Vanadio Cromo Ti V Cr 22 2;3;4 4 2;3;4 1,5 47,87 23 1,6 50,94 24 2;3;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5 3;5 1;2;3;4;5 1,6 52 Manganeso Hierro Mn Fe 25 2;3;4;6;7 2;3;4;6;8 2;3;4;6;8-1-,2;4;6;7 1,5 54,94 26 2;3 2;3 2;4 2;4 1,8 55,85 Cobalto Niquel Co Ni 27 2;3 1,8 58,93 28 1,8 58,69 Cobre Cinc Cu Zn 29 1;2 1,9 63,55 30 2 2 1,6 65,4 Galio Ga 31 3 4 3 1,6 69,72 Germanio Ge 32 1,8 72,64 Arsénico As 33 2 74,92 Selenio Se 34 2,4 78,96 Bromo Br 35 2,8 79,9 Criptón Kr 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 83,8 Aluminio Al 13 3 4 1,5 26,98 Silicio Si 14 1,8 28,09 Fósforo P 15 2,1 30,97 Azufre S 16 2,5 32,07 Cloro Cl 17 3 35,45 Argón Ar 18 39,95 Boro B 5 3 2; + – 3;4;52 2 10,8 Carbono C 6 2,5 12,01 Nitrógeno N 7 3 14,01 Oxígeno O 8 -2 -1 3,5 15,99 Flúor F 9 4 19 Neón Ne 10 20,18 Helio He 2 4 Circonio Niobio Molibdeno Zr Nb Mo 40 1,4 91,22 41 1,6 92,91 42 1,8 95,94 Tecnecio Rutenio Tc Litio Li Magnesio Mg Potasio K Calcio Ca Escandio Sc Rubidio Rb Estroncio Sr Itrio Y Cesio Cs Bario Ba Lantano La Francio Fr Radio Ra Actinio Ac Sodio Na Berilio Be Ru 43 4;7 1,9 (98) 44 2,2 101,1 Rodio Paladio Rh Pd 45 2;3;4 2;3;4;6 2,2 102,9 46 2,2 106,4 Plata Cadmio Ag Cd 47 1 1,9 107,9 48 1,7 112,4 Indio In 49 1,7 114,8 Estanio Sn 50 2;4 2;4 3;5 1,8 118,7 Antimonio Sb 51 1,9 121,8 Telurio Te 52 2,1 127,6 Yodo I 53 2,5 126,9 Xenón Xe 54 131,3 Hafnio Tantalio Tungsteno Hf Ta W 72 1,3 178,5 73 1,5 180,9 74 1,7 183,8 Renio Osnio Re Os 75 1,9 186,2 76 2,2 190,2 Iridio Platino Ir Pt 77 2,2 192,2 78 2,2 195,1 Oro Mercurio Au Hg 79 1;3 2,4 197 80 1;2 1,9 200,6 Talio Tl 81 1;3 1,8 204,3 Plomo Pb 82 1,9 207,2 Bismuto Bi 83 1,9 209 Polonio Po 84 2;4;6 2 (209) Astato At 85 2,2 (210) Radón Rn 86 (222) Rutherfordio DubnioSeaborgio Rf Db Sg 104 (261) 105 (262) 106 (266) Bohrio Hassio Bh Hs 107 (264) 108 (277) Meitnerio Darmstadtio Mt Ds 109 (268) 110 (271) Roentgenio Copernicio Rg Cn 111 (272) 112 (277) Nihonio 113 (284) Flerovio Fl 114 (285) Mosconio Mc 115 (288) Livermorio Lv 116 (289) Teneso Ts 117 (3) Oganesón Og 118 (4) * * * * I-A II-A III-B IV-B V-B VI-B VII-B VIII I-B II-B III-A IV-A V-A VI-A VII-A VIII-A Nh + – + – 1;3;5;7 1,31,3 1,3 1,3 1,3 1,3 VIIIVIII Nota: las masas atómicas que �guran entre paréntesis corresponden a la del isótopo conocido más estable de ese elemento. La torre Eiffel, ícono de París, es una construcción de hierro forjado pudelado, que mide más de 300 m y pesa alrededor de 7.300 toneladas. © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 1,3 1,3 1,3 Hidrógeno Nombre Símbolo químico Electronegatividad Masa atómica* *Masa atómicas relativas Promedio tomando como ref. 1u = m 12C 12 Elementos metálicos. Elementos semimetálicos. Elementos no metálicos. Gases nobles. Número atómico Ce Pr Nd Pm Sm Eu TmErHoDyTbGd Yb Lu Torio Protactinio Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Yterbio Lutecio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio LaurencioNobelio NoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh Lr Lantánidos 6 Actínidos 7 H 8 Oxígeno 15,99 O -2 3,5 Números de oxidación La sustancia simple es gaseosa a 25 ºC. La sustancia simple es líquida a 25 ºC. Elementos arti�ciales. Elementos aún no descubiertos. Elementos radiactivos.*3 1 1,0 6,94 Ca pa ci da d Configuración electrónica Configuración electrónica 2 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6 3 6 4 7 8 8 18 18 32 32 1s2 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p Grupo Período 1 + – 1 + – 3;5 + – 3;4;5 + – 4 + – 3;5 + – 2;4;6 -2;3;4;6 + – 2;4;6 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 + – 1;3;5;7 2,1 1,01 4 2 1,5 9,01 11 1 0,9 22,99 12 2 1,2 24,3 19 1 0,8 39,1 20 2 1,0 40,08 21 3 1,3 44,96 37 1 0,8 85,47 38 2 1,0 87,62 39 3 1,3 88,91 55 1 0,7 132,9 56 2 0,9 137,3 57 3 1,1 138,9 87 1 0,7 (223) 58 3;4 1,1 140,1 59 3;4 1,1 140,9 60 3 1,2 144,2 61 3 1,1 147 62 2;3 1,2 150,4 63 2;3 1,0 152 64 3;4 1,1 157,3 65 3;4 1,2 158,9 66 3;4 1,1 162,5 67 3 1,2 164,9 68 3 1,2 167,3 69 2;3 2;3 1,2 168,9 70 1,1 173,1 71 3 1,2 175 90 3 1,3 232 91 4;5 1,5 (231) 92 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 3;4;5;6 1,7 238 93 1,3 (237) 94 1,3 (244) 95 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - - - 1 - - - 1,3 - 0 - - - - (243) 96 3 (247) 97 3;4 (247) 98 3 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262) 88 * * * * * * * * * ** * * *** * * * * * * *** ** * 2 0,9 (226) 89 3 1,1 (227) Titanio Vanadio Cromo Ti V Cr 22 2;3;4 4 2;3;4 1,5 47,87 23 1,6 50,94 24 2;3;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5;6 2;3;4;5 3;5 1;2;3;4;5 1,6 52 Manganeso Hierro Mn Fe 25 2;3;4;6;7 2;3;4;6;8 2;3;4;6;8-1-,2;4;6;7 1,5 54,94 26 2;3 2;3 2;4 2;4 1,8 55,85 Cobalto Niquel Co Ni 27 2;3 1,8 58,93 28 1,8 58,69 Cobre Cinc Cu Zn 29 1;2 1,9 63,55 30 2 2 1,6 65,4 Galio Ga 31 3 4 3 1,6 69,72 Germanio Ge 32 1,8 72,64 Arsénico As 33 2 74,92 Selenio Se 34 2,4 78,96 Bromo Br 35 2,8 79,9 Criptón Kr 36 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 83,8 Aluminio Al 13 3 4 1,5 26,98 Silicio Si 14 1,8 28,09 Fósforo P 15 2,1 30,97 Azufre S 16 2,5 32,07 Cloro Cl 17 3 35,45 Argón Ar 18 39,95 Boro B 5 3 2; + – 3;4;52 2 10,8 Carbono C 6 2,5 12,01 Nitrógeno N 7 3 14,01 Oxígeno O 8 -2 -1 3,5 15,99 Flúor F 9 4 19 Neón Ne 10 20,18 Helio He 2 4 Circonio Niobio Molibdeno Zr Nb Mo 40 1,4 91,22 41 1,6 92,91 42 1,8 95,94 Tecnecio Rutenio Tc Litio Li Magnesio Mg Potasio K Calcio Ca Escandio Sc Rubidio Rb Estroncio Sr Itrio Y Cesio Cs Bario Ba Lantano La Francio Fr Radio Ra Actinio Ac Sodio Na Berilio Be Ru 43 4;7 1,9 (98) 44 2,2 101,1 Rodio Paladio Rh Pd 45 2;3;4 2;3;4;6 2,2 102,9 46 2,2 106,4 Plata Cadmio Ag Cd 47 1 1,9 107,9 48 1,7 112,4 Indio In 49 1,7 114,8 Estanio Sn 50 2;4 2;4 3;5 1,8 118,7 Antimonio Sb 51 1,9 121,8 Telurio Te 52 2,1 127,6 Yodo I 53 2,5 126,9 Xenón Xe 54 131,3 Hafnio Tantalio Tungsteno Hf Ta W 72 1,3 178,5 73 1,5 180,9 74 1,7 183,8 Renio Osnio Re Os 75 1,9 186,2 76 2,2 190,2 Iridio Platino Ir Pt 77 2,2 192,2 78 2,2 195,1 Oro Mercurio Au Hg 79 1;3 2,4 197 80 1;2 1,9 200,6 Talio Tl 81 1;3 1,8 204,3 Plomo Pb 82 1,9 207,2 Bismuto Bi 83 1,9 209 Polonio Po 84 2;4;6 2 (209) Astato At 85 2,2 (210) Radón Rn 86 (222) Rutherfordio Dubnio Seaborgio Rf Db Sg 104 (261) 105 (262) 106 (266) Bohrio Hassio Bh Hs 107 (264) 108 (277) Meitnerio Darmstadtio Mt Ds 109 (268) 110 (271) Roentgenio Copernicio Rg Cn 111 (272) 112 (277) Nihonio 113 (284) Flerovio Fl 114 (285) Mosconio Mc 115 (288) Livermorio Lv 116 (289) Teneso Ts 117 (3) Oganesón Og 118 (4) * * * * I-A II-A III-B IV-B V-B VI-B VII-B VIII I-B II-B III-A IV-A V-A VI-A VII-A VIII-A Nh + – + – 1;3;5;7 1,31,3 1,3 1,3 1,3 1,3 VIIIVIII Nota: las masas atómicas que �guran entre paréntesis corresponden a la del isótopo conocido más estable de ese elemento. 37 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Los no metales Al contrario de los metales, los no metales carecen de brillo, son frágiles y no son dúctiles ni maleables. Además, son malos conduc- tores del calor y de la electricidad. Los no metales se hallan en los tres estados de agregación a temperatura ambiente: gaseoso (como el hidrógeno), líquido (como el bromo) y sólido (como el carbono). Los no metales tienen muchos electrones en su último nivel de energía. Estos elementos tienden a atraer electrones (se re- ducen), formando iones negativos o aniones. Los no metales for- man uniones iónicas al combinarse con los metales, pero tam- bién pueden combinarse entre sí compartiendo los electrones del último nivel, formando uniones covalentes. Muchos no metales se encuentran en abundancia en los seres vivos, como el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. Los metaloides Los metaloides son un conjunto de siete elementos que presen- tan propiedades intermedias entre los metales y los no metales. Los metaloides se presentan como sólidos a temperatura ambiente, y en general son quebradizos y con un aspecto ligeramente metálico o brillante. Debido a que poseen propiedades semiconductoras, los metaloides son muy utilizados en la industria de la electrónica. Por ejemplo, el germanio se utiliza en la elaboración de diodos, y el silicio se usa en la fabricación de chips, semiconductores para pilas y otros materiales electrónicos pequeños y potentes. Los gases nobles Los gases nobles se encuentran en el grupo VIIIA o 18 de la tabla periódica. Entre ellos están el helio (He), el neón (Ne) y el argón (Ar). Todos ellos excepto el helio tienen 8 electrones en la última capa, lo que les confiere estabilidad química, por lo cual no suelen reaccionar con otros elementos. De ahí deriva su denominación de gases inertes o gases raros. Todos los gases nobles son incoloros, inodoros, insípidos y solubles en agua. Algunos gases nobles, como el neón, el argón y el criptón, se usan habitualmente para iluminación, debido a su falta de reac- tividad química y a que crean coloridos carteles. El helio es el segundo elemento más abundante del universo. Los chips de silicio son ampliamente utilizados en muchos tipos de equipos electrónicos, como computadoras, teléfonos celulares, televisores, automóvilesy calculadoras. Actividades 1. ¿Por qué tiene sentido que los no metales puedan combinarse con elementos metálicos o con otros no metá- licos, formando distintos tipos de uniones químicas? 2. Además de las mencionadas en el texto, investiguen acerca de otras aplicaciones industriales de los metaloi- des y de los gases nobles. ME COMPROMETO El diamante, una de las formas del carbono, es uno de los minerales más preciados del mundo. Los diamantes de sangre son los obtenidos en zonas de guerra, mediante el uso de esclavos. Estas prácticas son un ejemplo de la violación masiva de dere- chos humanos, de la existencia de la esclavitud y el poder de los grandes empresarios. ¿Creés que es importante concientizar a las personas sobre estas prácticas? ¿Qué acciones pueden llevarse a cabo para eliminarlas? Compartí tu opinión en el foro de la unidad. 38 Características de los distintos grupos Hasta ahora, hemos visto que los elementos de un mismo gru- po comparten propiedades químicas similares debido a que la configuración electrónica del último nivel energético es la misma. A continuación, veremos cuáles son las características que tienen los elementos de cada uno de estos grupos. Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Hidrógeno Si bien el hidrógeno pertenece al grupo 1, se diferencia del resto por ser un no metal. Posee un único electrón, que puede compartir con otros no metales para formar uniones covalentes. También puede combinarse con metales, captando un electrón más y formando el anión hidruro (H-). El hidrógeno puede actuar con dos números de oxidación: +1 al combinarse con no metales, y -1 al combinarse con metales. Metales alcalinos Los elementos que se encuentran en el grupo 1, con excepción del hidrógeno, se denominan metales alcalinos. Este grupo incluye el litio (Li), el sodio (Na) y el potasio (K), entre otros. Los metales alcalinos son blandos, de baja densidad, de color blanco-plateados y son buenos conductores del calor y la electricidad. Además, son químicamente muy reactivos, por lo que reaccionan vigorosamente con el agua, y generan gas hidrógeno (H2), e hidróxidos en solución. Debido a que se oxidan muy fácilmente, ninguno de ellos está libre en la naturaleza, y solo existen formando compuestos. El número de oxidación indica la cantidad de electrones que participan en una unión química. Este número es positivo en todos los metales, debido a que estos ceden electrones. Todos los elementos de este grupo tienen un único electrón en su último nivel de energía, que tienden a perder con facilidad. Por este motivo, tienen un número de oxidación de +1. Metales alcalino-térreos Los elementos que se encuentran en el grupo 2 se denominan metales alcalino-térreos. Este grupo incluye el berilio (Be), el magnesio (Mg) y el calcio (Ca), entre otros. Estos metales son de dureza variable y su color va del gris al blanco. Son muy reactivos, pero en menor medida que los metales alcalinos (además, esta reactividad presenta una tendencia creciente al descender en el grupo). Al igual que los metales alcalinos, no se encuentran libres en la naturaleza, y se oxidan perdiendo los dos electrones que poseen en su último nivel energético, por lo cual presentan un número de oxidación de +2. Conducen la electricidad y cuando se calientan arden fácilmente en el aire. El litio se usa en la fabricación de pilas y baterías recargables, muy utilizadas en productos como los dispositivos electrónicos portátiles de consumo. Muchos monumentos y piezas de arte famosos están construidos en mármol, una roca formada mayoritariamente por carbonato de calcio. 39 En la actualidad, los imanes de neodimio son ampliamente utilizados en la industria de la tecnología, por ejemplo, en la fabricación de discos duros. Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Metales de transición Los elementos pertenecientes a los grupos comprendidos entre el 3 y el 12 se denominan metales de transición. Como su nombre lo indica, estos compuestos presentan propiedades intermedias entre los metales que están en los grupos 1 y 2, y los que están en los grupos 13 en adelante. Como todos los metales, son dúctiles y maleables, conductores del calor y de la electricidad. Son más duros y quebradizos que los otros metales. Los elementos de transición tienen sus electrones más externos en más de un nivel. Por esto, tienen más de un número de oxidación, y estos son variables. Lantánidos y actínidos El conjunto de elementos que se desprenden del grupo 3 y de los períodos 6 y 7 de la tabla periódica se denominan lantánidos y actínidos, respectivamente. También se los conoce como tierras raras debido a su presencia en mezclas de óxidos, aunque no son raros y su abundancia absoluta en la litosfera es relativamente alta. Los lantánidos puros son metales plateados con altos puntos de ebullición. Debido a sus propiedades, se usan en la industria metalúrgica, en la fabricación de imanes permanentes fuertes, como los de samario (Sm) y neodimio (Nd). Los actínidos, por su parte, son significativamente importantes debido a la radiactividad. Por ejemplo, el uranio (U) y el plutonio (Pu), que han sido utilizados en la bomba atómica y actualmente se usan para obtener energía eléctrica. La mayoría de los elementos de este grupo han sido obtenidos artificialmente por el hombre. Todos los lantánidos y actínidos son metales, y tienen tres electrones en su último nivel de energía, por lo que el principal estado de oxidación suele ser +3. Grupo del aluminio Los elementos pertenecientes al grupo 13 también son conocidos como el grupo del aluminio. Entre ellos se incluyen el boro (B), el aluminio (Al) y el galio (Ga). A excepción del boro, los elementos de este grupo son bastante reactivos, y poseen propiedades similares a las de los metales alcalino-térreos. El boro es un metaloide, por ello tiene propiedades muy distintas a las de los otros miembros del grupo. Por ejemplo, no conduce la corriente eléctrica y es muy duro. El aluminio es el tercer elemento más abundante en la tierra, después del oxígeno y el silicio. Las propiedades de este metal lo hacen un metal muy provechoso: es muy dúctil, ligero (debido a su baja densidad), resistente a la corrosión, impermeable e inodoro. Además, se puede reciclar muchas veces sin que pierda sus características. Todos los elementos de este grupo tienen tres electrones en su último nivel energético, que tienden a perder (son buenos reductores). Por lo tanto, tienen un número de oxidación de +3. El principal material con el que se construyen los aviones es el aluminio, ya que ofrece ligereza, resistencia y alta conductibilidad eléctrica y térmica. El oro y la plata son utilizados para elaborar distintos tipos de joyas y ornamentos. 40 Grupo del carbono Los elementos pertenecientes al grupo 14 también son conocidos como el grupo del carbono, e incluyen al carbono (C), el silicio (Si), el estaño (Sn) y el plomo (Pb), entre otros. Todos los elementos de este grupo tienen cuatro electrones en su último nivel de energía, que comparten para formar uniones químicas covalentes. Tienen una gran tendencia a unirse con ellos mismos, pero también pueden hacerlo con otros elementos. Los integrantes de este grupo tienen dos números de oxidación, +2 y +4, excepto el silicio, que solo presenta el +4. Sus propiedades físicas y químicas varían mucho desde el primer integrante del grupo hasta el último. Por ejemplo,el carbono es un no metal muy duro que se presenta en la naturaleza en distintas formas cristalinas alotrópicas, como diamante y grafito, y en múltiples estados amorfos, como el hollín. El carbono es responsable de la vida orgánica en la superficie terrestre, y debido a la importancia de este elemento, su estudio se desarrolla en un área especial de la química denominada química del carbono o química orgánica. Otro elemento muy importante de este grupo es el silicio, que al igual que el germanio es un metaloide. Ambos son ampliamente utilizados en la industria electrónica debido a sus propiedades semiconductoras. Además, el silicio también está presente en rocas, arenas y diversas piedras preciosas, como la esmeralda o el topacio. Grupo del nitrógeno Los elementos del grupo 15, también llamado grupo del nitrógeno, incluyen entre otros el nitrógeno (N), el fósforo (P), el arsénico (As) y el bismuto (Bi). Todos los elementos de este grupo tienen cinco electrones en su último nivel de energía, que pueden compartir con otros elementos para formar uniones covalentes. Tienen varios números de oxidación: cuando forman compuestos binarios (formados por átomos de dos elementos diferentes) actúan con número de oxidación negativo (-3), mientras que si forman compuestos binarios con el oxígeno o compuestos terciarios (formados por tres elementos distintos) actúan con número de oxidación positivo (+3 o +5). El nitrógeno como molécula diatómica (N2) constituye el 78 %, en volumen, de la atmósfera terrestre. El nitrógeno se emplea como gas en soldadura, pero también se utiliza en estado líquido como refrigerante, y en el transporte y criopreservación de muestras biológicas, entre otros usos. El fósforo existe en formas alotrópicas en la naturaleza, como el fósforo blanco y el rojo, que es amorfo. El fósforo y el nitrógeno son ampliamente utilizados en la elaboración de fertilizantes. Muchos fertilizantes contienen fósforo en forma de fosfatos. Los fertilizantes le ofrecen al suelo los nutrientes necesarios para ayudar a que las plantas crezcan. Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo El diamante y el grafito son dos formas alotrópicas en las que se presenta el carbono en la naturaleza. 41 Grupo de los calcógenos Los elementos pertenecientes al grupo 16 se denominan calcógenos. Este grupo está formado por el oxígeno (O), el azufre (S) y el selenio (Se), entre otros. Todos los elementos de este grupo tienen seis electrones en su último nivel de energía. Esta configuración hace que estos elementos acepten fácilmente electrones para completar la configuración estable del gas noble más próximo. Para combinarse, estos elementos pueden actuar con números de oxidación negativos (-2) o positivos (+4 y +6), excepto por el oxígeno, que tiene un único número de oxidación, -2. Las propiedades de estos elementos varían a lo largo del grupo. Por ejemplo, el oxígeno y el azufre son no metales, mientras que el carácter metálico aumenta del selenio al polonio. El oxígeno es el elemento más abundante de la Tierra, y tiene una fuerte tendencia a atraer electrones de otros elementos. El oxígeno diatómico (O2) es un gas fundamental, que participa de muchas reacciones del metabolismo de los seres vivos, como la respiración celular. El azufre se encuentra en la naturaleza como elemento puro en forma de polvo amarillo y como cristal. El azufre ha cobrado gran relevancia por la extensión del uso de las sulfamidas y su utilización en numerosas pomadas tópicas. En forma de polvo finamente dividido y frecuentemente mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas. Gases nobles Los elementos pertenecientes al grupo 18 se denominan gases nobles o gases inertes. Este grupo está formado por el helio (He), el neón (Ne), el argón (Ar), el criptón (Kr), el xenón (Xe) y el radón (Rn). Todos los elementos de este grupo tienen ocho electrones en su último nivel de energía, excepto el helio, que tiene dos. Esta configuración les confiere estabilidad química y por lo tanto tienen una reactividad química muy baja (no tienden a formar enlaces químicos). Sin embargo, la palabra “inerte” ya no se usa para describir esta serie química, dado que algunos elementos de este grupo forman compuestos. Todos los gases nobles son incoloros, inodoros e insípidos y solubles en agua. Grupo de los halógenos Los elementos del grupo 17 son comúnmente denominados halógenos, y entre ellos están el cloro (Cl), el bromo (Br) y el yodo (I). Todos los halógenos son no metales, y se encuentran en la naturaleza formando moléculas diatómicas (formadas por dos átomos). Todos los elementos de este grupo tienen siete electrones en su último nivel de energía. Esta configuración electrónica los hace sumamente reactivos, con una gran tendencia a aceptar un electrón para completar la configuración estable del gas noble más próximo. El flúor es el elemento más reactivo de la tabla periódica, y tiene un único número de oxidación, -1. El resto de los elementos de este grupo pueden actuar con números de oxidación negativos (-1) o positivos (+1, +3, +5 y +7). Los halógenos reaccionan con el oxígeno y el hidrógeno, con los metales y con el agua. Por ejemplo, el cloro reacciona muy lentamente con el agua, y origina soluciones acuosas de ácido clorhídrico y ácido hipocloroso. El cloro es materia prima en la industria de los plásticos, disolventes, refrigerantes, pesticidas y fibras. El bromo es el único elemento no metálico que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente, y es ampliamente utilizado en diversos procesos industriales, como la fabricación de productos de fumigación, productos para la purificación de aguas, colorantes y aditivos alimentarios, entre otros. Manantiales de azufre y sales en Etiopía. El xenón es un gas utilizado en los faros de los automóviles. Algunos compuestos de flúor, como fluoruro sódico y el monofluorofosfato de sodio, se añaden a los dentífricos para prevenir las caries dentales. Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 42 Comprensión lectora La teoría atómica tuvo una inmediata aceptación, aunque los químicos siguieron discutiendo sobre la “realidad” de los átomos: ¿Eran objetos verdaderos, contables y sonan- tes, o simples “ficciones útiles”? ¿Y las molé- culas? ¿Existían o eran puramente teóricas? (…) La existencia de átomos y moléculas no era por cierto la única incógnita: también era des- concertante la proliferación de los elementos: ¿Podía ser que el mundo se edificara a partir de cincuenta elementos químicos? ¿Cincuenta sustancias elementales? ¿No era demasiado? ¿No tenía que haber un orden subyacente? En busca de ese orden esquivo estaban los quí- micos. Porque lo cierto es que a cada rato se des- cubrían nuevos elementos, lo cual planteaba inquietudes e interrogantes nuevos: ¿Cuántos elementos había exactamente? ¿Habría un lí- mite o se irían multiplicando de manera in- finita? ¿No había algo arbitrario a la hora de definir un elemento, puesto que siempre era esperable que algo que había sido reconocido como elemento se subdividiera aún más? Además, se podía percibir que ciertos gru- pos contaban con propiedades similares, de modo que se imponía la necesidad de pensar en algún criterio que permitiera poner orden en el caos de la profusión elemental. Johann Dóbereiner, catedrático de química en la Uni- versidad de Jena(Alemania), percibió en 1829 que uno de los elementos recientemente des- cubiertos, el bromo, tenía ciertas propiedades y un peso atómico que lo situaban a mitad de camino entre el cloro y el yodo. Lo mismo ocu- rría, según se dio cuenta un tiempo después, con el estroncio (que estaba a mitad de cami- no entre el calcio y el bario) y con el selenio (que se posicionaba entre el azufre y el telu- rio). Llamó triadas a los grupos, pero pensó que podía tratarse de una simple coincidencia y no elaboró ninguna explicación. Recién más de treinta años después hubo un nuevo intento de encontrar un patrón que ordenara todo. Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois ideó en 1862 una conjetura que permitía organizar los elementos que presen- taban entre sí similitudes físicas y químicas (…), en función de su peso atómico. Años más tarde, el químico ruso Mende- leiev retomó algunas de estas ideas y propuso su “famosa” tabla periódica de los elementos. Adaptación de: Moledo, L. y Olszevicki, N. (2014). El triunfo de los átomos. En L. Moledo y N. Olszevicki, Historia de las ideas científicas, de Tales de Mileto a la Máquina de Dios (pp. 599-619). Buenos Aires, Argentina: Planeta. Actividades 1. Reflexionar sobre la forma. El autor inicia este relato con varias preguntas: ¿Son contestadas a lo largo del texto? ¿Con qué intención creés que fueron incluidas? 2. Reflexionar sobre el contenido. Discutan en grupo la siguiente pregunta planteada por el autor: “¿No había algo arbitrario a la hora de definir un elemento, puesto que siempre era es- perable que algo que había sido reconocido como elemento se subdividiera aún más?” ¿Qué le contestarían? ¿Pueden ser arbitrarias las categorías científicas? ¿Por qué sí o por qué no? 3. Interpretar y relacionar. ¿Qué problema inherente a las ciencias químicas se plantea en el texto? ¿Se encuentra solucionado actualmente? ¿Cómo? 4. Buscar información. ¿A qué denominó “triadas” el químico Dóbereiner? Subrayá los ejemplos que aparecen en el texto y mencioná algún otro. El enigma de los elementos Videraetorem quodionsum Urio. Core consequi dollecupturi doloren istruntio. Hil mostis exerum quunti tenis estibus. Orrore solest aut rernam, aut accum si ut arciendiore de eatem faccaturit harciisquat et utem voluptat od eic tem et quam com- nimus ex essitio. Ibere plit od que venis dem etur molendestium solorae nulparum volo dolupta testioreium suntet, sae inctatis magnatectia dolorerchit dundicti quist adias vid maionseque re ellaten impossinctur ma aut ut volore prore maximporias quiamen debisto commoditate magnam derum doluptate inihictia platemp oritio ium unte ium qui rerum qui commos recab ilit voluptumqui autemolorum necesti oreicitemo con electorionse nonsequ idig- nihic tet aut int dolorera aut quiatem int ius eumet aut a dolore am aute illeneseque debis intio. Ugit, omnis et quiaestota dolessita vit, ium denimol umquaerum in consedi te sitiis cumquae ssequo- dis doloren ditatem harum earit fuga. Rum quaectum rae volupid quiam sa voloruntis est as alit et inctur sa non core, sus exces ut veratia quas aut eosaeped quatur? Atio sus exces . Et mi, tem hilliquatus se nessitibus voloribus rem et mint quo qui quam eum velibus voloraepe molum et rem sit, corempo rup- tisquid et qui ipis volo occus dusanis con peribus, unt aborro veni- meni beaturem autae pore saernat aturere. Itatur reni nectae cum quosae vendis aspe nissime officilias vo- lupidebit aut harcipicatem ea nusam facesec uptatiur sitas sed ut quam earum apient preriorupta et magnat lia vent. Videraetorem quodionsum Ce ipienent cultu merfestrei inatuid etimiust viribemquer hos, inampote, Palium addum in seracii inatalem rec re me apernih in- teme auc teatquo poptil vivatum or uro et veheben atienatanum virmis ina vir locum mus conloccior pelibus andiae molor aut offi- cil ere perenihil iunt as as sequatius evele. 43 © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 Actividades 1. ¿Se lograron identificar las diferentes sustancias? Si no fue así, ¿a qué se debió? 2. ¿Piensan que se trata de un método preciso para la identificación de los distintos elementos? 3. Busquen en Internet qué otros elementos se pueden identificar fácilmente con este método. 4. Investiguen: ¿por qué se dice que el test a la llama es una técnica cualitativa? 5. ¿Creen que se podría determinar por medio del ensayo a la llama la presencia de varios metales en una muestra? Expliquen a partir de imaginar un ejemplo. Taller de Física y Química Paso 1 Ajusten la llama del mechero Bunsen hasta que sea “incolora”. Paso 2 Coloquen una pequeña cantidad de una de las sustancias (sin saber de cuál se trata) en la punta de una varilla o de una espátula limpia. Se debe tener sumo cuidado con la limpieza de la espátula a fin de no contaminar la muestra, ya que se trata de un método muy sensible. Paso 3 Coloquen la varilla con la sustancia en la llama. Paso 4 Observen y anoten el color de la llama. Si pueden, sáquenle una foto para incluirla en el informe. Paso 5 Basándose en las fotos del cuadro, inten- ten identificar la sustancia. Paso 6 Repitan el procedimiento con cada una de las sustancias e identifíquenlas. Recuerden limpiar la varilla o espátula antes de cada proce- dimiento entre muestra y muestra. Ensayos a la llama Es posible determinar qué metal compone una muestra según el color que esta emitía al ex- ponerla a una llama. Este método, llamado test o ensayo a la llama, es un método de laboratorio bien establecido que permite identificar la presencia de un elemento químico determinado en una muestra. Materiales Un mechero Bunsen; una varilla o una espátula; cloruro de sodio (NaCl); cloruro de calcio (CaCl2); cloruro de bario (BaCl2); cloruro de cobre (CuCl); cloruro de potasio (KCl); otras sustan- cias que posean sodio, calcio, bario, potasio o cobre Procedimiento Sustancia Sodio Potasio Estroncio Calcio Litio Cobre Color de la llama Amarillo oro Orquídea Rojo púrpura Rojo naranja Rojo carmesí Verde esmeralda Integro lo aprendido © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 44 Actividades 1. Completen el organizador gráfico con los conceptos que faltan. 2. Vuelvan a las páginas 26 y 27 de esta unidad. Repasen las preguntas y respondan brevemente. a. ¿En qué se diferencian dos átomos de distintos elementos? ¿En qué se parecen? b. ¿Qué es lo que caracteriza a un elemento? c. ¿Qué utilidad tiene la configuración electrónica (CE)? Dalton Thomson Bohr Metales No metales Gases nobles Representativos De transición en la actualidad formado por se representan por llamadas llamadas llamadas llamadas llamadas aloja partículas subatómicas con carga allí hay partícula con carga su distribución se representa con la suma de ambos se representa por su can- tidad se representa por en la formada por más general según distintos científicos que derivaron en el según su configuración electrónica en la historia se propusieron hay de distintos hay diferentes criterios de basado en ÁTOMO Modelos atómicos Modelo mecanocuántico Zona extranuclear Nombre y símbolo 18 columnas verticales Configuración electrónica Positiva Protones Períodos Elementos Sin carga Electrones Número másico Me pongo a prueba © e di ci on es s m s .a . P ro hi bi da s u fo to co pi a. L ey 1 1. 72 3 45 1. Completá la siguiente tabla con los valores que faltan. 2. Indicá si las siguientes afirmaciones son verdade- ras (V) o falsas (F). a. Todos los modelos atómicos se basan en la fí- sica clásica. b. Thomson fue el primer científico en postular que el átomo no es compacto. c. Rutherford propuso que la masa del átomo se concentra principalmente en el núcleo que tiene carga positiva. d. Los conceptos de órbita y orbital pueden ser utili- zados como sinónimos. e. En el modelo de Bohr, los átomos se encuentranen continuo movimiento. f. El modelo mecanocuántico surge del aporte de más de un científico. 3. Marcá la alternativa que consideres correcta en cada caso. a. Dos isótopos: I. No necesariamente tienen el mismo número atómico. II. Tienen el mismo número de protones. III. Tienen el mismo número másico. b. El 16O8 y el 17O8: I. Tienen el mismo número de electrones. II. No pueden formar iones. III. Se comportan como si fueran gases nobles. c. El elemento cuya CE = 1s2 2s2 2p6 3s2: I. Pertenece al grupo 3, período 2. II. Pertenece al grupo 2, período 2. III. Pertenece al grupo 2, período 3. d. En la tabla periódica actual los elementos es- tán ordenados según: I. El orden creciente de número atómico. II. El orden creciente de número másico. III. Los criterios I y II siempre coinciden. 4. Analizá la siguiente figura, y luego respondé. a. Indicá cuál/es de los elementos de la figura es/ son representativos (R), de transición (T) o de transición interna (TI). b. Señalá los que pertenecen al mismo período y cuáles al mismo grupo. c. En función de su ubicación: ¿cuáles creés que tendrán propiedades químicas similares? Jus- tificá tus respuestas. 5. Reflexioná sobre tu aprendizaje en esta unidad y respondé. a. ¿Qué dificultades tuviste al estudiar los temas de esta unidad? ¿Cómo las resolviste? ¿Consultaste con alguien? b. ¿Pudiste intercambiar opiniones con tus com- pañeros acerca de los temas estudiados? ¿Te fue útil este intercambio? 6. Realizá más actividades de autoevaluación para poner a prueba tus conoci- mientos. Partícula A Z Nº protones Nº neutrones Nº electrones 20Ne 10 12C 16O 8 16O2- 8 40 20 20 Orbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad GrupoOrbitales Período 1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p 2 8 8 18 18 32 32 Configuración electrónica Ca pa cid ad Grupo H Na K Ca Fe Al Au U Br Hg B C N O F Ne He Ba