La tabla periódica
Una cadena de oro puro de una joyería de Asunción y un vaso de agua destilada del laboratorio del colegio 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 hacés pasar corriente eléctrica por agua, obtenés dos gases distintos (hidrógeno y oxígeno). Pero por mucho calor o electricidad que le apliques al oxígeno puro, jamás vas a obtener 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.
Explicá con tus palabras qué diferencia hay entre un elemento y un compuesto.
Clasificá 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…
Clasificá 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 las gaseosas).
El agua es una sustancia pura, igual que el oxígeno, y sin embargo solo el oxígeno es un elemento. El montaje del apartado b) es el de la figura. a) Razoná por qué el…
El agua es una sustancia pura, igual que el oxígeno, y sin embargo solo el oxígeno es un elemento.
El montaje del apartado b) es el de la figura.
- a) Razoná 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? Explicá qué demuestra este experimento sobre la naturaleza del agua.
Símbolos y fórmulas
Escribir «hierro» o «iron» cada vez que nombrás 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.
Escribí el símbolo químico de estos elementos: hidrógeno, oxígeno, carbono, nitrógeno y calcio.
Escribí 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. Explicá la regla para escribir los símbolos químicos y por qué hay que respetar las mayúsculas y las minúsculas.
Algunos símbolos no se parecen al nombre del elemento: el hierro es $\text{Fe}$, el oro $\text{Au}$, la plata $\text{Ag}$ y el sodio $\text{Na}$. a) ¿De qué idioma…
Algunos símbolos no se parecen al nombre del elemento: el hierro es $\text{Fe}$, el oro $\text{Au}$, la plata $\text{Ag}$ y el sodio $\text{Na}$.
- a) ¿De qué idioma antiguo vienen estos símbolos?
- b) Relacioná cada símbolo con su nombre original: ferrum, aurum, argentum y natrium.
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) Justificá 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) Justificá 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).
Tocá distintos elementos y observá su grupo y su periodo, y ubicalos usando su número atómico. Fijate 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?
Buscá 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 periodo (fila) y en…
Buscá 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 periodo (fila) y en qué grupo (columna) está ubicado?
- c) Nombrá otro elemento de su mismo grupo y decí qué tendrán en común los dos.
Metales, no metales y metaloides
Un clavo de hierro se dobla sin romperse al martillarlo, un trozo de carbón de la parrilla del asado se quiebra con facilidad y el silicio de un chip es duro pero quebradizo. ¿A qué se deben diferencias tan grandes entre elementos sólidos?
También varían la densidad y las temperaturas de fusión y ebullición. La mayoría de los metales son sólidos densos con temperaturas de fusión altas (el mercurio es la excepción: líquido). Pero los alcalinos (Li, Na, K) son blandos, poco densos (el litio y el sodio flotan en el agua) y funden a temperaturas bajas: el sodio funde hacia los 98 °C. Los no metales suelen tener densidades y temperaturas de fusión bajas, pero hay excepciones: el carbono (en el diamante y el grafito) funde a temperaturas muy altas. Muchos son gases. Los gases nobles son gases a temperatura ambiente, con temperaturas de ebullición muy bajas. Los metaloides quedan en un punto intermedio.
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 los paneles solares.
Al avanzar de izquierda a derecha en un periodo, el carácter metálico disminuye: se pasa de metales a metaloides y luego a no metales.
Las sartenes, los cables eléctricos y las tuberías suelen ser de metales como el aluminio o el cobre. Nombrá tres propiedades típicas de los metales y relacionalas con…
Las sartenes, los cables eléctricos y las tuberías suelen ser de metales como el aluminio o el cobre. Nombrá tres propiedades típicas de los metales y relacionalas 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? Justificalo.
- b) Poné un posible ejemplo de elemento para cada caso y un uso cotidiano.
Los paneles solares y los procesadores de las computadoras llevan silicio. a) ¿Qué es un metaloide? b) Explicá por qué el silicio, por su comportamiento intermedio entre…
Los paneles solares y los procesadores de las computadoras llevan silicio.
- a) ¿Qué es un metaloide?
- b) Explicá por qué el silicio, por su comportamiento intermedio entre metales y no metales, sirve para fabricar chips.
Un teléfono celular contiene cobre en los cables internos, litio en la batería, silicio en el procesador y carbono e hidrógeno en la carcasa de plástico. a) Clasificá el…
Un teléfono celular contiene cobre en los cables internos, litio en la batería, silicio en el procesador y carbono e hidrógeno en la carcasa de plástico.
- a) Clasificá el cobre, el litio, el silicio y el carbono en metal, no metal o metaloide.
- b) Elegí dos de ellos y justificá, usando sus propiedades, por qué se usan en esa parte del celular.
En el periodo $2$ de la tabla periódica están, en este orden: $\text{Li}$, $\text{Be}$, $\text{B}$, $\text{C}$, $\text{N}$, $\text{O}$, $\text{F}$ y $\text{Ne}$. a)…
En el periodo $2$ de la tabla periódica están, en este orden: $\text{Li}$, $\text{Be}$, $\text{B}$, $\text{C}$, $\text{N}$, $\text{O}$, $\text{F}$ y $\text{Ne}$.
- a) Clasificá estos ocho elementos en metales, metaloides y no metales.
- b) Describí la tendencia que se observa: ¿cómo cambia el carácter metálico al avanzar de izquierda a derecha en una fila de la tabla?
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 creés 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 creés 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) Nombrá 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) Nombrá una propiedad que comparten sus elementos.
El francio ($\text{Fr}$) está en la primera columna de la tabla periódica, debajo del litio, el sodio y el potasio. Sin saber nada más de él, predecí: a) ¿Será un metal…
El francio ($\text{Fr}$) está en la primera columna de la tabla periódica, debajo del litio, el sodio y el potasio. Sin saber nada más de él, predecí:
- a) ¿Será un metal o un no metal?
- b) ¿Reaccionará fácilmente con el agua?
- c) ¿Será un metal blando o duro?
Justificá cada predicción usando la posición del francio en 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…
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, explicá 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 ubicado 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 ubicado en la última columna de la tabla periódica.
- a) ¿A qué familia pertenece?
- b) Nombrá dos elementos que podrían ser.
- c) Citá un uso cotidiano de uno de ellos y relacionalo con sus propiedades.
En el laboratorio, al echar un trocito de litio en agua burbujea suavemente; el sodio se mueve rápido sobre la superficie del agua y el potasio llega a producir chispas.…
En el laboratorio, al echar un trocito de litio en agua burbujea suavemente; el sodio se mueve rápido sobre la superficie del agua y el potasio llega a producir chispas. Los tres están en la misma columna de la tabla, uno debajo de otro.
- a) ¿Qué patrón sigue la reactividad de estos metales al bajar en el grupo?
- b) El rubidio está debajo del potasio. Predecí qué ocurrirá al echarlo en agua y justificalo.
Elementos que predominan
En Paraguay, la mandioca de la huerta y la madera del lapacho están hechas 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, una chipa y una planta de mandioca 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.
Volvé 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. Por eso, en la joyería de Asunción el oro es un elemento y el agua del laboratorio, un compuesto.