Tema 1 Lenguaje químico. Tabla periódica

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1 Módulo 86- Estructura y Enlace de la Materia Responsable: Juan José Borrás (juan.j.borras@uv.es) Curso Grupo D- Aula F-9 Tema Lenguaje químico. Tabla periódica Estructura y Enlace de la Materia Curso La Tabla Periódica es el marco que sirve como base a gran parte de nuestra comprensión de la Química

2 Esquema del tema Antecedentes de la tabla periódica. Organización de la tabla periódica moderna EQEM Curso T-

3 Mendeleev and the Periodic Table Mendeleev's genius can be appreciated when we remember that only 6 elements were known when he formulated the periodic table. To bring similar elements together in the table, he ignored the atomic masses of a few elements, suggesting that they were incorrect, and he was forced to leave some gaps, which he predicted would be occupied by elements that had not then been discovered, some of whose properties he ventured to predict. It was not until some of these elements were discovered and shown to have properties that agreed well with Mendeleev's predictions that many chemists overcame their initial skepticism about the value of the periodic table. Moreover, the later redetermination of some atomic masses, the discovery of isotopes, and the realization that the order of the elements is based on atomic numbers rather than atomic masses, provided justification for the cases in which Mendeleev ignored the order of atomic masses. Many modifications of Mendeleev's original table have been suggested, but the table in Figure. (Periodic Table), which is widely used today, is not very different from that originally proposed by Mendeleev; many additional elements have been incorporated, but without changing the overall structure of the original table. The periodic table not only gave chemists a very useful classification of the elements, but it played a vital role in the elucidation of the structure of atoms and the understanding of valence. Today it still remains a most useful working tool for the chemist. Extraído del libro (Chemical Bonding and Molecular Geometry. From Lewis to Electron densities. R. J. Gillespie y P. L.A. Popelier)

4 Antecedentes históricos J. Döbereiner (8) Similitudes entre conjuntos de tres elementos (Tríadas de elementos): Ca, Sr, Ba; Cl, Br, I; S, Se, Te. Hacia 80 se habían identificado 0 tríadas J. Newlands (86) Ordenó los elementos por su masa atómica, y observó que se repite un ciclo de propiedades comunes cada 8 elementos. Ley de las octavas (escala musical). Mendeleiev y Meyer (869): Meyer basó su organización en el volumen atómico Sugieren el mismo patrón organizando los elementos conocidos en grupos de 8 elementos en orden de masa atómica creciente. J. Döbereiner (80-89) J. Newlands (8-898) EQEM Curso T-

5 La ley periódica de Mendeleiev La ley periódica: Cuando los elementos se organizan en orden creciente de sus masas atómicas, algunos conjuntos de propiedades se repiten periódicamente EQEM Curso T-

6 869 EQEM Curso T-6

7 Propuestas de Mendeleiev a. La periodicidad de las propiedades es inherente a la distribución. b. La distribución se corresponde con las valencias de los elementos. c. Las características de los elementos quedan determinadas por el valor de sus pesos atómicos. d. Los errores en los pesos atómicos pueden corregirse a partir de la posición del elemento en la tabla. e. Los elementos cuyas propiedades son parecidas, o tienen pesos atómicos parecidos o aumentan regularmente. EQEM Curso T-

8 Tabla Periódica de Mendeleiev = = 68 = =00 A fin de asegurar que los patrones de propiedades se ajustaran a la estructura de la tabla fue necesario dejar espacios vacíos. Esos espacios corresponderían a elementos desconocidos. EQEM Curso T-8

9 Éxitos de Mendeleiev Dejó huecos que corresponderían a elementos por descubrir:, 68,, y 00 (Sc, Ga, Ge y Tc) Corrigió las masas atómicas de algunos elementos (I, Te, In, U). EQEM Curso T-9

10 Problemas Siguiendo el orden de masas atómicas crecientes los elementos no siempre encajaban en el grupo con propiedades coincidentes. Tuvo que invertir el orden de Ni y Co, Y y Te Se estaban descubriendo elementos nuevos como holmio y samario para los que no había hueco previsto. En algunos casos elementos del mismo grupo eran muy diferentes en cuanto a su reactividad química. Grupo : contiene metales alcalinos (muy reactivos) y metales de acuñación (Cu, Ag y Au; muy poco reactivos) Para establecer un grupo, al menos se tenía que conocer un elemento: No se conocían los gases nobles y no se dejó espacio para ellos EQEM Curso T-0

11 Contribución de Moseley Llevó a cabo experimentos con Rayos X, descubriendo que: Al incidir un haz de RX en un elemento, los átomos de éste emiten rayos X de una frecuencia característica de cada elemento. Las frecuencias están correlacionadas con las cargas nucleares Z. Permitió predecir nuevos elementos [Z= (descubierto en 9), 6(9), (9)]. Probó la bondad de la ley periódica entre Z= y 9 afirmando que NO podría haber otros elementos en esta región. H. Moseley 9 (88-9) murió a los 8 años! = A( Z " b) Encontró que, al ordenar los elementos con respecto a Z, se eliminaban las irregularidades de la tabla de Mendeleiev basada en la masa atómica y se definían con exactitud los huecos para los que era necesario encontrar elementos La Ley Periódica de Moseley establece que las propiedades físicas y químicas de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos. EQEM Curso T-

12 Organización de la Tabla Periódica Moderna

13 Grupos: columnas -8 Periodos: filas - Bloques: s, p, d, f EQEM Curso T-

14 Grupos de elementos Grupos Nombre específico / Nombre tradicional Grupos,, -8 Elementos representativos (grupos principales) Elementos Configuración electrónica Grupos y Elementos del bloque s Grupo Metales alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ns (n= -) Grupo Metales alcalino-térreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra ns (n= -) Grupos -8 Elementos del bloque p Grupo Elementos del grupo del boro B, Al, Ga, In, Tl ns np (n= -) Grupo Elementos del grupo del carbono C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq ns np (n= -) Grupo Pnictógenos N, P, As, Sb, Bi ns np (n= -) Grupo6 Calcógenos O, S, Se, Te, Po, Uuh ns np (n= -) Grupo Halógenos F, Cl, Br, I, At ns np (n= -) Grupo8 Gases nobles He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Uuo ns np 6 (n= -) Grupos - Elementos del bloque d Elementos de transición Primera serie de transición Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn s d - s d 0 Segunda serie de transición Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd s d - s d 0 Tercera serie de transición La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg 6s d - 6s d 0 Cuarta serie de transición Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Uub Grupos f Lantánidos La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu Actínidos Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr s 6d - s 6d 0 f - f f - f EQEM Curso T-

15 EQEM T- Curso Tabla Periódica Moderna Ac La Th Ce Pa Pr U Nd Np Pm Pu Sm Am Eu Cm Gd Bk Tb Cf Dy Es Ho Fm Er Md Tm No Yb Uub Uuu Uun Mt Hs Bh Sg Db Rf Lr Ra Fr Cs Rb K Na Li Ba Sr Ca Mg Be Lu Y Sc Hf Zr Ti Ta Nb V W Mo Cr Re Tc Mn H Os Ru Fe Ir Rh Co Pr Pd Ni Au Ag Cu Hg Cd Zn Tl In Ga Al B Pb Sn Ge Si C Bi Sb As P N Po Te Se S O At I Br Cl F Rn Xe Kr Ar Ne He Forma extra larga Forma larga Uub Uuu Uun Mt Hs Bh Sg Db Rf Lr Ra Fr Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La Lantánidos Actínidos Cs Rb K Na Li Ba Sr Ca Mg Be Ac Lu Y Sc Th Hf Zr Ti Pa Ta Nb V U W Mo Cr 6 Np Re Tc Mn H Pu Os Ru Fe 8 Am Ir Rh Co 9 Cm Pr Pd Ni 0 Bk Au Ag Cu Cf Hg Cd Zn Es Tl In Ga Al B Fm Pb Sn Ge Si C Md Bi Sb As P N No Po Te Se S O 6 At I Br Cl F Rn Xe Kr Ar Ne He 8

16 Estructura de la Tabla Periódica Representativos s s s Transición d Secuencia de ocupación de los orbitales electrónicos El número de elementos de cada periodo corresponde al número de electrones necesarios para llenar esos orbitales Representativos p p p s s Transición interna d p 6s f: Lantánidos d 6p s f: Actinidos 6d EQEM Curso T-6

17 Tabla periódica de los elementos Los elementos químicos se ordenan según su número atómico. Los elementos de una columna constituyen un grupo. Los elementos de una fila horizontal constituyen un periodo 8 H 6 He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pr Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Lantánidos La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Actínidos Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No EQEM Curso T-

18 Grupos de elementos Los elementos de una columna constituyen un grupo. grupo : Alcalinos 8 H 6 He grupo : Alcalinotérreos Li Na Be Mg B Al C Si N P O S F Cl Ne Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr grupos -: Transición Rb Cs Sr Ba Y Lu Zr Hf Nb Ta Mo W Tc Re Ru Os Rh Ir Pd Pr Ag Au Cd Hg In Tl Sn Pb Sb Bi Te Po I At Xe Rn Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub grupos,,,, 6 Lantánidos Actínidos La Ac Ce Th Pr Pa Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Fm Tm Md Yb No grupo : Halógenos grupo 8: Gases nobles Los lantánidos y actínidos no utilizan designaciones numéricas. La IUPAC recomienda utilizar los términos lantanoides y actinoides para referirnos a estos grupos EQEM Curso T-8

19 EQEM T-9 Curso s (grupos -) p (grupos -8) d (grupos -) f (lantánidos y actínidos) Elementos Elementos representativos representativos Bloques de elementos Uub Rd Ds Mt Hs Bh Sg Db Rf Lr Ra Fr Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La Lantánidos Actínidos Cs Rb K Na Li Ba Sr Ca Mg Be Ac Lu Y Sc Th Hf Zr Ti Pa Ta Nb V U W Mo Cr 6 Np Re Tc Mn H Pu Os Ru Fe 8 Am Ir Rh Co 9 Cm Pr Pd Ni 0 Bk Au Ag Cu Cf Hg Cd Zn Es Tl In Ga Al B Fm Pb Sn Ge Si C Md Bi Sb As P N No Po Te Se S O 6 At I Br Cl F Rn Xe Kr Ar Ne He 8

20 Presentemos a los elementos químicos

21 Uuo Uuh Uuq Uub Rg Ds Mt Hs Bh Sg Db Rf Ac* * Ra Fr He H? At I Br Cl F Po Te Se S O Bi Sb As P N Rn Pb Tl Hg Au Pt Ir Os Re W Ta Hf La* Ba Cs Xe Sn In Cd Ag Pd Rh Ru Tc Mo Nb Zr Y Sr Rb Kr Ge Ga Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc Ca K Ar Si Al Mg Na Ne C B Be Li Lr No Md Fm Es Cf Bk Cm Am Pu Np U Pa **Th Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr * Ce

22 ``It's simply the names of the chemical elements set to a possibly recognizable tune. ``There's antimony, arsenic, aluminum, selenium, And hydrogen and oxygen and nitrogen and rhenium And nickel, neodymium, neptunium, germanium, And iron, americium, ruthenium, uranium, Europium, zirconium, lutetium, vanadium And lanthanum and osmium and astatine and radium And gold, protactinium and indium and gallium (inhale) And iodine and thorium and thulium and thallium. ``There's yttrium, ytterbium, actinium, rubidium And boron, gadolinium, niobium, iridium And strontium and silicon and silver and samarium, And bismuth, bromine, lithium, beryllium and barium. ``Isn't that interesting? I knew you would. I hope you're all taking notes, because there's gonna be a short quiz next period. ``There's holmium and helium and hafnium and erbium And phosphorous and francium and fluorine and terbium And manganese and mercury, molybdinum, magnesium, Dysprosium and scandium and cerium and cesium And lead, praseodymium, and platinum, plutonium, Paladium, promethium, potassium, polonium, and Tantalum, technetium, titanium, tellurium, (inhale) And cadmium and calcium and chromium and curium. ``There's sulfur, californium and fermium, berkelium And also mendelevium, einsteinium and nobelium And argon, krypton, neon, radon, xenon, zinc and rhodium And chlorine, carbon, cobalt, copper, Tungsten, tin and sodium. ``These are the only ones of which the news has come to Harvard, And there may be many others but they haven't been discovered.''

23 Los primeros periodos H? º período (Z=-) He Li Be º período (Z=-0) B C N O F Ne Na Mg º período (Z=-8) Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr º período (Z=9-6) ª serie transición EQEM Curso T-

24 EQEM T- Curso He H I Br Cl F Te Se S O Sb As P N Xe Sn In Cd Ag Pd Rh Ru Tc Mo Nb Zr Y Sr Rb Kr Ge Ga Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc Ca K Ar Si Al Mg Na Ne C B Be Li º º º º º º período (Z=-) ª serie transición º periodo

25 EQEM T- Curso Rn At Po Bi Pb Tl Hg Au Pt Ir Os Re W Ta Hf La Ba Cs He I Br Cl F Te Se S O Sb As P N Xe Sn In Cd Ag Pd Rh Ru Tc Mo Nb Zr Y Sr Rb Kr Ge Ga Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc Ca K Ar Si Al Mg Na Ne C B Be Li º º º º º º Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce 6º período (Z=-86) ª serie transición Lantánidos 6º periodo

26 EQEM T-6 Curso º período (Z=8-8) Actínidos Uuo Uuh Uuq Uub Rg Ds Mt Hs Bh Sg Db Rf Ac* * Ra Fr He H? At I Br Cl F Po Te Se S O Bi Sb As P N Rn Pb Tl Hg Au Pt Ir Os Re W Ta Hf La* Ba Cs Xe Sn In Cd Ag Pd Rh Ru Tc Mo Nb Zr Y Sr Rb Kr Ge Ga Zn Cu Ni Co Fe Mn Cr V Ti Sc Ca K Ar Si Al Mg Na Ne C B Be Li Lr No Md Fm Es Cf Bk Cm Am Pu Np U Pa **Th Lu Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr * Ce º periodo

27 º periodo (incompleto) º Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub? Uuq? Uu? Uu h o Z Nombre Símbolo 0 Rutherfordio Rf 0 Dubnio Db 06 Seaborgio Sg 0 Bohrio Bh 08 Hassio Hs 09 Meitnerio Mt 0 Darmstadtio Ds Roentgenio Rg Z Nombre Símbolo Ununbio Uub Ununtrio Uut Ununquadio Uuq 6 Ununhexio Uuh 8 Ununoctio Uuo EQEM Curso T-

28 Elementos naturales y artificiales Se han identificado 09 elementos químicos 8 Elementos naturales con algún isótopo estable respecto a desintegración radiactiva Desde Z= a Z=8 (Bi) Excepciones Z= Tc (sintético) Z=6 Pm (sintético) Otros elementos cuyos isótopos son radiactivos pero que existen en la Naturaleza De Z=8 (Po) a Z=9 (U) Th y U bastante abundantes (vida media años) Elementos sintéticos Z = Tc (sintético) Z = 6 Pm (sintético) Z = 9(Np)-09 (Mt) Z=,, 6 y 8?? Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y Lu Lr Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db 6 Cr Mo W Sg H Mn Tc Re Bh 8 Fe Ru Os Hs 9 Co Rh Ir Mt 0 Ni Pd Pr Uu n Cu Ag Au Uu u Zn Cd Hg Uu b B Al Ga In Tl C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi 6 O S Se Te Po F Cl Br I At 8 He Ne Ar Kr Xe Rn radiactivos Lantánidos Actínidos La Ac Ce Th Pr Pa Nd U Pm Sm Eu Gd Np Pu Am Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Tm Fm Md Yb No EQEM Curso T-8

29 Te atreves a rellenarla? bloque s bloque d bloque p 6 bloque f EQEM Curso T-9

30 Fin