La tabla periódica
Una cadena de oro puro y un vaso de agua destilada del laboratorio de tu escuela son sustancias puras. Pero si pudieras ver sus partículas con una lupa mágica, verías algo muy distinto: en el oro todos los átomos son iguales; en el agua, cada partícula está hecha de dos tipos de átomos unidos entre sí. ¿Cómo se organiza toda esa variedad de átomos en la tabla periódica?
Elementos y compuestos
Si haces pasar corriente eléctrica por agua, obtienes dos gases distintos (dihidrógeno y dioxígeno). Esto demuestra que el agua está formada por dos elementos y por eso es un compuesto. Pero por mucho calor o electricidad que apliques al oxígeno puro, jamás obtendrás algo más sencillo. ¿Por qué unas sustancias puras se pueden descomponer y otras no?
Esta es la idea del modelo corpuscular: dibujamos la materia como partículas. En un elemento todas las partículas son de la misma clase; en un compuesto, cada partícula combina átomos distintos; en una mezcla hay partículas de varias sustancias sin unirse entre sí.
En una joyería trabajan con oro puro y en el laboratorio tenemos agua destilada pura. Sin embargo, el oro es un elemento y el agua es un compuesto. La figura muestra sus…
En una joyería trabajan con oro puro y en el laboratorio tenemos agua destilada pura. Sin embargo, el oro es un elemento y el agua es un compuesto. La figura muestra sus modelos de partículas.
Explica con tus palabras qué diferencia hay entre un elemento y un compuesto.
Clasifica estas sustancias en elemento o compuesto: $\text{O}2$ (oxígeno del aire), $\text{H}2\text{O}$ (agua), $\text{Fe}$ (hierro de un clavo), $\text{NaCl}$ (sal de…
Clasifica estas sustancias en elemento o compuesto: $\text{O}_2$ (oxígeno del aire), $\text{H}_2\text{O}$ (agua), $\text{Fe}$ (hierro de un clavo), $\text{NaCl}$ (sal de cocina) y $\text{CO}_2$ (gas de los refrescos).
El agua es una sustancia pura, igual que el oxígeno, y sin embargo solo el oxígeno es un elemento. El montaje del inciso b) es el de la figura. a) Razona por qué el agua…
El agua es una sustancia pura, igual que el oxígeno, y sin embargo solo el oxígeno es un elemento.
El montaje del inciso b) es el de la figura.
- a) Razona por qué el agua no puede ser un elemento pensando en los tipos de átomos que la forman.
- b) Al hacer pasar corriente eléctrica por el agua, esta se descompone. ¿Qué dos elementos se obtienen? Explica qué demuestra este experimento sobre la naturaleza del agua.
Símbolos y fórmulas
Escribir «hierro» o «iron» cada vez que nombras un elemento sería lento, y cada idioma usaría una palabra distinta. Por eso los químicos usan símbolos iguales en todo el mundo.
Algunos símbolos no se parecen al nombre actual porque vienen del nombre en latín:
| Elemento | Símbolo | Nombre en latín |
|---|---|---|
| Hierro | $\text{Fe}$ | ferrum |
| Oro | $\text{Au}$ | aurum |
| Plata | $\text{Ag}$ | argentum |
| Sodio | $\text{Na}$ | natrium |
Una fórmula dice qué átomos forman una sustancia. Cada mayúscula marca un elemento, y el subíndice (número pequeño abajo a la derecha) dice cuántos átomos de ese elemento hay. Si no hay subíndice, es 1.
Escribe el símbolo químico de estos elementos: hidrógeno, oxígeno, carbono, nitrógeno y calcio.
Escribe el símbolo químico de estos elementos: hidrógeno, oxígeno, carbono, nitrógeno y calcio.
¿Qué elemento representa cada uno de estos símbolos? $\text{He}$, $\text{Li}$, $\text{Mg}$, $\text{P}$ y $\text{S}$.
¿Qué elemento representa cada uno de estos símbolos? $\text{He}$, $\text{Li}$, $\text{Mg}$, $\text{P}$ y $\text{S}$.
El cobalto se escribe $\text{Co}$ y el monóxido de carbono se escribe $\text{CO}$. Aunque usan las mismas letras, uno es un elemento y la otra es una sustancia…
El cobalto se escribe $\text{Co}$ y el monóxido de carbono se escribe $\text{CO}$. Aunque usan las mismas letras, uno es un elemento y la otra es una sustancia compuesta. Explica la regla para escribir los símbolos químicos y por qué hay que respetar las mayúsculas y las minúsculas.
La glucosa tiene fórmula $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$ y el ozono tiene fórmula $\text{O}3$. a) ¿Cuál de las dos es un elemento y cuál un compuesto? b) Justifica tu…
La glucosa tiene fórmula $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ y el ozono tiene fórmula $\text{O}_3$.
- a) ¿Cuál de las dos es un elemento y cuál un compuesto?
- b) Justifica tu respuesta contando los tipos de átomos que forman cada fórmula.
Número atómico y organización de la tabla periódica
La tabla periódica (o sistema periódico) no coloca los elementos al azar: los ordena por su número atómico y agrupa los que se comportan parecido.
Por ejemplo, el magnesio ($Z = 12$) está en el periodo 3 (tercera fila) y en el grupo 2 (segunda columna). El oxígeno ($Z = 8$) está en el periodo 2 (segunda fila) y en el grupo 16 (decimosexta columna).
Toca distintos elementos y observa su grupo y su periodo, y ubícalos usando su número atómico. Fíjate en que el hidrógeno (H) y el helio (He) están en el mismo periodo, pero en grupos muy distintos.
Antes de Mendeléyev, los químicos conocían cerca de 60 elementos y los ordenaban de formas distintas. A finales del siglo XIX, Mendeléyev los organizó por su masa atómica y propiedades, y dejó espacios vacíos para elementos aún no descubiertos. Hoy se ordenan por número atómico. Los modelos de la ciencia cambian con el tiempo.
En la tabla periódica los elementos no están colocados al azar. ¿Cómo se llaman las columnas? ¿Y las filas? ¿Qué tienen en común los elementos que están en una misma…
En la tabla periódica los elementos no están colocados al azar. ¿Cómo se llaman las columnas? ¿Y las filas? ¿Qué tienen en común los elementos que están en una misma columna?
El carbono tiene número atómico $6$ y el oxígeno tiene número atómico $8$. La figura muestra el modelo de un átomo. a) Explica qué es el número atómico. b) ¿Cuántos…
El carbono tiene número atómico $6$ y el oxígeno tiene número atómico $8$. La figura muestra el modelo de un átomo.
- a) Explica qué es el número atómico.
- b) ¿Cuántos protones tiene un átomo de carbono? ¿Y uno de oxígeno?
- c) Si los átomos son neutros, ¿cuántos electrones tiene cada uno?
Busca el magnesio ($\text{Mg}$) en la tabla periódica. La figura muestra cómo es la casilla de un elemento. a) ¿Cuál es su número atómico? b) ¿En qué período (fila) y en…
Busca el magnesio ($\text{Mg}$) en la tabla periódica. La figura muestra cómo es la casilla de un elemento.
- a) ¿Cuál es su número atómico?
- b) ¿En qué período (fila) y en qué grupo (columna) está colocado?
- c) Nombra otro elemento de su mismo grupo y di qué tendrán en común los dos.
Metales y no metales
Un clavo de hierro se dobla sin romperse al martillarlo, un trozo de carbón se quiebra con facilidad y el silicio de un chip es duro pero quebradizo. ¿A qué se deben diferencias tan grandes entre elementos sólidos?
Por eso las sartenes (calor), los cables (electricidad) y las tuberías (se moldean) son de metales como aluminio o cobre. El silicio conduce la electricidad solo en ciertas condiciones, y eso permite controlar el paso de corriente en los chips de las computadoras y en los parques solares fotovoltaicos.
Al avanzar de izquierda a derecha en un periodo, el carácter metálico disminuye: se pasa de metales a no metales.
Los sartenes, los cables eléctricos y las tuberías suelen ser de metales como el aluminio o el cobre. Nombra tres propiedades típicas de los metales y relaciónalas con…
Los sartenes, los cables eléctricos y las tuberías suelen ser de metales como el aluminio o el cobre. Nombra tres propiedades típicas de los metales y relaciónalas con estos usos.
Un elemento A es un sólido brillante que conduce muy bien la corriente eléctrica. Un elemento B es un gas amarillento que no la conduce. a) ¿Cuál de los dos es un metal…
Un elemento A es un sólido brillante que conduce muy bien la corriente eléctrica. Un elemento B es un gas amarillento que no la conduce.
- a) ¿Cuál de los dos es un metal y cuál un no metal? Justifícalo.
- b) Pon un posible ejemplo de elemento para cada caso y un uso cotidiano.
Familias de elementos
Algunos grupos tienen nombre propio porque sus elementos comparten un comportamiento muy característico. Conocer la familia te permite inferir cómo se comportará un elemento aunque no lo hayas visto nunca.
El helio, el neón y el argón forman la familia de los gases nobles. ¿Qué propiedad química comparten todos ellos? ¿Por qué crees que se les llama «nobles»?
El helio, el neón y el argón forman la familia de los gases nobles. ¿Qué propiedad química comparten todos ellos? ¿Por qué crees que se les llama «nobles»?
En los fuegos artificiales, las sales de litio dan chispas rojas, las de sodio amarillas y las de potasio lilas. Estos tres elementos están en la primera columna de la…
En los fuegos artificiales, las sales de litio dan chispas rojas, las de sodio amarillas y las de potasio lilas. Estos tres elementos están en la primera columna de la tabla periódica. La figura muestra la columna de la tabla donde están colocados.
- a) ¿Cómo se llama la familia a la que pertenecen?
- b) Nombra una propiedad que comparten estos metales.
El cloro que desinfecta el agua de las piscinas y el flúor de algunas pastas dentales están en la misma columna de la tabla, el grupo $17$. a) ¿Cómo se llama esta…
El cloro que desinfecta el agua de las piscinas y el flúor de algunas pastas dentales están en la misma columna de la tabla, el grupo $17$.
- a) ¿Cómo se llama esta familia?
- b) Nombra una propiedad que comparten sus elementos.
El dirigible Hindenburg, en $1937$, se llenaba de hidrógeno para volar y ardió en pocos segundos. Hoy los globos sonda se llenan de helio. a) ¿A qué familia de la tabla…
El dirigible Hindenburg, en $1937$, se llenaba de hidrógeno para volar y ardió en pocos segundos. Hoy los globos sonda se llenan de helio.
- a) ¿A qué familia de la tabla pertenece el hidrógeno, a los gases nobles o a otra distinta? ¿Y el helio?
- b) Usando las familias de la tabla, explica por qué el helio es mucho más seguro que el hidrógeno para este uso, aunque sea más caro.
Un elemento desconocido es un gas incoloro que no reacciona con ninguna otra sustancia y está colocado en la última columna de la tabla periódica. a) ¿A qué familia…
Un elemento desconocido es un gas incoloro que no reacciona con ninguna otra sustancia y está colocado en la última columna de la tabla periódica.
- a) ¿A qué familia pertenece?
- b) Nombra dos elementos que podrían ser.
- c) Cita un uso cotidiano de uno de ellos y relaciónalo con sus propiedades.
Elementos que predominan
En Cuba, la caña de azúcar de los centrales y el carbón de marabú están hechos sobre todo de carbono, hidrógeno y oxígeno.
De los 118 elementos, unos pocos son los más abundantes en cada lugar.
| Dónde | Elementos predominantes |
|---|---|
| Seres vivos | C, H, O, N |
| Corteza terrestre | O, Si, Al, Fe |
| Universo | H, He |
Tu cuerpo, un tamal y una mata de maíz están hechos sobre todo de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. En cambio, las rocas y la arena están hechas sobre todo de oxígeno y silicio. Y las estrellas, de hidrógeno y helio.
Vuelve al principio: la cadena es de oro (Au), un elemento: solo tiene átomos idénticos. El agua es un compuesto ($\text{H}_2\text{O}$): reúne átomos de dos elementos distintos en proporción fija, y la tabla periódica nos ayuda a ordenarlos todos.