reflexiona Imagina que quieres organizar tu casillero de la escuela. Cómo puedes separar y arreglar todo de una manera organizada? Puedes colocar los libros, los cuadernos y las carpetas en un estante, separados de los lápices, los bolígrafos y las gomas de borrar. Puedes ordenar los libros de menor a mayor con los cuadernos y las carpetas en un una orila. O puedes ubicar los libros y las carpetas por tema. Los científicos también usan las propiedades para organizar cosas. Los elementos están organizad os de una manera específica en la tabla periódica de los elementos (o tabla periódica). Qué propiedades usan los científicos para organizar la tabla periódica? Qué nos dice esto sobre los elementos? Número atómico Los elementos están organizados en la tabla periódica según el número atómico. El número atómico de un elemento es el número de protones en el núcleo de ese átomo. Cada átomo de un elemento siempre tiene la misma cantidad de protones y, por lo tanto, el mismo número atómico. Esta es una versión de la tabla periódica. 13
Si te mueves a través de cada hilera o renglón (de izquierda a derecha) de la tabla periódica, el número atómico aumenta de manera secuencial (en orden). Por ejemplo, el número atómico del carbono (C) es 6 y el número atómico de l nitrógeno (N) es 7. Estos dos elementos están uno al lado del otro en la segunda hilera de la tabla periódica. El cesio (Cs) tiene un número atómico de 55 y el bario tiene un número atómico de 56. Están uno al lado del otro en la sexta hilera. El número atómico aumenta a medida que te mueves hacia la derecha y hacia abajo en la tabla periódica. Masa atómica Debido a que los elementos están ubicados según su número atómico, la masa atómica de cada elemento aumenta cuando te mueves hacia la derecha y cuando te mueves hacia abajo en la tabla periódica. La masa atómica es la masa promedio de un átomo de un elemento. atención! A medida que te mueves por la tabla periódica de izquierda a derecha, el número atómico de cada elemento aumenta de uno en uno. Generalmente, este número se escribe como un número entero arriba del símbolo químico (el código de una o dos letras que representa un elemento). Ten cuidado de no confundir esto con el número debajo del símbolo químico, que es la masa atómica. Observa la ilustración de la derecha. El elemento helio (He) tiene un número atómico de 2, que es el número arriba del símbolo He. La masa atómica promedio del helio es 4.00260. La masa atómica promedio está escrita debajo del símbolo He. Grupos y períodos Hay otros patrones de ubicación en la tabla periódica. Las columnas verticales se conocen como grupos. Si observas la tabla periódica de la página anterior, notarás que los números y las letras se usan para identificar los grupos. Por ejemplo, el primer grupo de la izquierda es 1A. Los elementos del mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia. Los electrones de valencia son los electrones del nivel de energía externo. Determinan el comportamiento químico del elemento. Por lo tanto, los elementos del mismo grupo tienen propiedades químicas similares porque tienen el mismo número de electrones de valencia. Hay algunas excepciones a este orden. Estas excepciones se muestran en los elementos que no están sombreados en el diagrama de la derecha. 14
Analicemos los elementos de la primera columna, o grupo 1A, de la tabla periódica. Cada elemento de este grupo tiene un electrón de valencia. El sodio (Na) y el potasio (K) son dos elementos de este grupo. Las ubicaciones de los electrones de estos dos elementos se muestran en las siguientes figuras. Estos elementos son metales y tienden a donar su único electrón de valencia a otros elementos para tener un nivel de energía externo completo. Los otros elementos de este grupo también tienden a donar su único electrón de valencia. Los elementos de otros grupos también tienen el mismo número de electrones de valencia que los elementos del grupo. Por ejemplo, los elementos de la segunda columna, o grupo, tienen dos electrones de valencia y tienden a donar estos dos lectrones. Los elementos del grupo 17, la segunda columna desde la izquierda, tiene siete electrones de valencia. Necesitan un electrón para completar su nivel de energía externo. Tienden a reaccionar con otros elementos para ganar un electrón. A su vez, los elementos de la última columna se conocen como gases nobles. Estos elementos tienen un nivel de energía externo completo, por lo tanto tienden a mantener sus electrones y son elementos muy estables. No reaccionan fácilmente con otros el ementos. Aprendiste anteriormente en la lección que el número atómico aumenta a medida que te mueves hacia la derecha y cuando te mueves hacia abajo en la tabla periódica. Estas hileras se llaman períodos y también corresponden a la cantidad de niveles de energía de un elemento. Los niveles de energía son las diferentes órbitas en que se mueven los electrones alrededor del centro de un átomo. Por ejemplo, cada elemento en la hilera superior (primer período) tiene el mismo número de niveles de energía. Es te período contiene solo dos elementos, hidrógeno (H) y helio (He). Estos elementos solo tienen un nivel de energía. Los elementos en el segundo período (Li, Be, B, C, N, O, CI y Ne) tienen dos niveles de energía. Este patrón continúa a medida que te mueves hacia abajo en la tabla periódica. 15
La ubicación de los elementos en la tabla periódica según el número atómico, la reactividad y los electrones de valencia te permite predecir la reactividad y el comportamiento de los elementos según su ubicación en la tabla. qué piensas? Observa el diagrama que aparece a continuación. Para cada elemento, identifica el grupo y el período al cual pertenece el elemento. Usa una tabla periódica como referencia. Qué puedes determinar sobre cada elemento según su ubicación en la tabla periódica? Metales, no metales y metaloides Debido a que los elementos están ubicados en la tabla periódica según propiedades químicas similares, hay tres tipos principales de elementos que también se ubican en un patrón en la tabla. Los tres tipos principales son metales, no metales y metaloides. La mayoría de los elementos de la tabla periódica son metales. Los metales generalmente son sólidos brillantes maleables y dúctiles. Son buenos conductores de calor y electricidad. Algunos ejemplos incluyen el oro (Au), el hierro (Fe), el plomo (Pb) y la plata (Ag). Los metales están sombreados de color azul en la siguiente tabla periódica. Los no metales generalmente son opacos y frágiles. Los materiales frágiles se rompen o se quiebran fácilmente. Los no metales generalmente son malos conductores de calor y electricidad. Solo hay 18 no metales en la tabla periódica, incluyendo el hidrógeno (N), el carbono (C) y el nitrógeno (N). Los no metales no están sombreados (son de color blanco) en la siguiente tabla periódica. Los metaloides comparten propiedades de los metales y los no metales. Algunos metaloides tienen un brillo metálico, como el silicio (Si). El silicio, sin embargo, también es frágil; por lo tanto, tiene características de los metales y los no metales. Algunos metaloides son semiconductores, es decir, transportan una carga eléctrica bajo ciertas condiciones. Los metaloides se ubican a lo largo de los pasos que separan a los metales de los no metales en la tabla periódica. Están sombreados de color naranja en la tabla periódica de la página siguiente. 16
Descubrimientos de la ciencia: El desarrollo de la tabla periódica En el siglo XIX el profesor Dmitri Mendeléiev desarrolló una de las primeras tablas para clasificar los elementos. En primer lugar, Mendeléiev ordenó los elementos aumentando su masa atómica y luego separándolos según sus propiedades químicas. Este trabajo fue la base para nuestra tabla periódica de los elementos actual. En ese momento solo había 63 elementos conocidos. Sin embargo, Mendeléiev pudo formular una teoría sobre los elementos nuevos que fueron identificados después de que se creó su tabla de los elementos. En los años que siguieron al desarrollo de Mendeléiev, la tabla elemental fue modificada levemente. Un científico llamado Henry Moseley ordenó los elementos según el número atómico. Este es el método actual en el que están ordenados los elementos. 17
Qué tanto sabes? La tabla periódica de los elementos está dispuesta según las propiedades de los elementos. La siguiente tabla enumera cinco elementos. Para cada elemento, encuentra un elemento coincidente en el recuadro debajo de la tabla. Un elemento coincidente es uno que está en el mismo grupo o en el mismo período que el elemento de la tabla. Luego, escribe si los elementos están en el mismo grupo o en el mismo período. Por último, escribe al menos dos características que tengan en común los elementos coincidentes, según su ubicación en la tabla periódica. Necesitarás consultar una tabla periódica para completar esta actividad. Elemento Calcio (Ca) Elemento coincidente Grupo o período coincidente? Características compartidas Flúor (F) Yodo (I) Argón (Ar) Oxígeno (O) Neón (Ne) Magnesio (Mg) Xenón (Xe) 18
conéctese con su hijo La organización de la tabla periódica Para ayudar a su hijo a aprender más acerca de la tabla periódica, trabajen juntos para crear un juego de los elementos. Para esta actividad, usted o su hijo deberán crear 10 tarjetas. También necesitará una copia de la tabla periódica, que puede encontrar en libros de texto de ciencias o en Internet. Decida quién será el lector y quién el adivinador. El lector debe pasar algún tiempo creando las tarjetas; debe elegir 10 elementos y escribir la información de cada elemento en una tarjeta. En un lado de la tarjeta, debe escribir el símbolo químico del elemento. Del otro lado, debe describir su ubicación en la tabla periódica (grupo y período), su masa atómica y su clasificación como metal, no metal o metaloide. Esta información es para ayudar al lector a responder las preguntas del adivinador. Estas son algunas preguntas sobre las que puede comentar con su hijo después del juego: Qué preguntas fueron las más útiles para ayudar al adivinador a identificar el elemento en cada tarjeta? Hubo preguntas que no fueron útiles? En caso afirmativo, cuáles fueron? De qué manera la organización de los elementos ayuda a los científicos a usar la tabla periódica? Pida al lector que elija una tarjeta para comenzar el juego. Asegúrese de que el adivinador no vea la tarjeta. El adivinador debe comenzar haciendo una serie de preguntas hasta que adivine correctamente el elemento. Las únicas preguntas que el adivinador puede hacer son aquellas que se puedan responder sí o no. Por ejemplo, el adivinador puede preguntar: Es el elemento un metal?. El adivinador no puede preguntar: Cuál es el número atómico del elemento?. Asegúrese de que la copia de la tabla periódica esté disponible para que el lector la use como referencia durante el juego. 19