Periodicidad de las propiedades
En el laboratorio del liceo, el profe echa un trocito de sodio al agua y otro de potasio: los dos burbujean y se mueven violentamente, aunque el potasio lo hace con más fuerza. En cambio, un trozo de magnesio casi ni se inmuta. ¿Por qué elementos con masas tan distintas se comportan de forma tan parecida, y cómo podés predecir su comportamiento con solo mirar su lugar en la tabla?
Grupos y periodos: misma columna, propiedades parecidas
Los elementos de una misma columna (grupo o familia) terminan su configuración electrónica igual y tienen el mismo número de electrones de valencia. Por eso reaccionan de forma parecida. El período (fila) te indica el nivel más externo que están llenando.
En 9.° trabajamos la distribución por niveles hasta $Z = 20$. Por ejemplo, el Ar ($Z = 18$) es 2-8-8: su último nivel está completo, por eso es inerte. El Na es 2-8-1 y el K, 2-8-8-1: ambos tienen un electrón en el último nivel.
Buscá en el interactivo los metales alcalinos (grupo 1) y los halógenos (grupo 17). Están en extremos opuestos, y la frontera en escalera de la derecha separa metales de no metales.
Reactividad por familia
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Alcalinos (grupo 1): metales blandos, con un solo electrón de valencia. Reaccionan con el agua: el trocito corre sobre la superficie, burbujea y se desprende hidrógeno (gas); queda una solución básica (hidróxido): $2\,\text{Na} + 2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\,\text{NaOH} + \text{H}_2$. Cuanto más abajo en el grupo, más violenta es la reacción (Li < Na < K < Rb < Cs).
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Alcalinotérreos (grupo 2): dos electrones de valencia; reaccionan, pero menos violentamente que los alcalinos del mismo periodo.
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Halógenos (grupo 17): no metales con siete electrones de valencia; al revés que los metales, son más reactivos arriba (el flúor es el más reactivo). Un halógeno más reactivo desplaza a otro menos reactivo de sus sales: $\text{Cl}_2 + 2\,\text{KBr} \rightarrow \text{Br}_2 + 2\,\text{KCl}$. Así, el yodo, menos reactivo que el cloro, no desplaza al cloro del NaCl.
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Gases nobles (grupo 18): último nivel completo; casi no forman compuestos (inertes).
Metales y no metales
Los metales (izquierda y centro de la tabla) tienen brillo, conducen la corriente y el calor, y se pueden estirar en hilos o aplastar en láminas. Los no metales (derecha) no tienen brillo metálico, no conducen la corriente (salvo excepciones como el grafito) y suelen ser quebradizos. Los metaloides, como el Si, están en la frontera y tienen propiedades intermedias.
La tendencia de los alcalinos se explica con los niveles: al bajar en el grupo hay más niveles, el electrón de valencia está más lejos del núcleo y es más fácil de arrancar, por eso el metal es más reactivo.
Reacciones con el oxígeno
Los metales forman óxidos básicos (al disolverse en agua dan hidróxidos, como el $\text{Na}_2\text{O}$) y los no metales forman óxidos ácidos (como el $\text{SO}_3$ o el $\text{CO}_2$, que dan ácidos al disolverse). Entre ambos están los óxidos anfóteros, como el $\text{Al}_2\text{O}_3$, que se comportan como base o como ácido según con qué reaccionan.
Todos los elementos de la columna 1 de la tabla, los metales alcalinos, terminan su configuración electrónica en $s^1$. a) ¿Qué tienen en común las configuraciones…
Todos los elementos de la columna 1 de la tabla, los metales alcalinos, terminan su configuración electrónica en $s^1$.
- a) ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de todos los elementos de un mismo grupo?
- b) ¿Qué consecuencia tiene ese parecido sobre sus propiedades químicas? Poné un ejemplo concreto del grupo 1.
En el laboratorio, el sodio se conserva sumergido en aceite mineral porque reacciona violentamente con el agua e incluso con la humedad del aire. a) Describí qué se…
En el laboratorio, el sodio se conserva sumergido en aceite mineral porque reacciona violentamente con el agua e incluso con la humedad del aire.
- a) Describí qué se observa al echar un trocito pequeño de sodio en una cuba con agua.
- b) ¿Qué gas se desprende en la reacción? ¿Qué carácter, ácido o básico, tiene la disolución resultante?
El helio de los globos y el neón de los letreros luminosos son gases nobles. a) ¿Qué tienen de especial las configuraciones electrónicas de los gases nobles? b) ¿Por qué…
El helio de los globos y el neón de los letreros luminosos son gases nobles.
- a) ¿Qué tienen de especial las configuraciones electrónicas de los gases nobles?
- b) ¿Por qué apenas forman compuestos químicos? ¿Qué ventaja ofrece el helio frente al hidrógeno, que es inflamable, para llenar globos?
El tercer período de la tabla, de izquierda a derecha, es: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl y Ar. a) Indicá cuáles de estos elementos son metales, cuáles no metales y cuál es un…
El tercer período de la tabla, de izquierda a derecha, es: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl y Ar.
- a) Indicá cuáles de estos elementos son metales, cuáles no metales y cuál es un metaloide.
- b) ¿Cómo cambia el carácter metálico al avanzar de izquierda a derecha en un período?
Un cable de cobre conduce la corriente eléctrica; un trozo de azufre, no. a) Citá tres propiedades típicas de los metales que no comparten los no metales. b) ¿En qué…
Un cable de cobre conduce la corriente eléctrica; un trozo de azufre, no.
- a) Citá tres propiedades típicas de los metales que no comparten los no metales.
- b) ¿En qué zonas de la tabla periódica (izquierda, centro, derecha) se ubican los metales y los no metales?
Al dejar caer sendos trocitos de litio, sodio y potasio en tres recipientes con agua, la reacción es cada vez más violenta. El esquema dibuja la estructura de capas de…
Al dejar caer sendos trocitos de litio, sodio y potasio en tres recipientes con agua, la reacción es cada vez más violenta. El esquema dibuja la estructura de capas de los tres átomos:
- a) Ordená Li, Na, K y Rb de menor a mayor reactividad con el agua y ajustá la ecuación de la reacción del sodio: $\text{Na} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NaOH} + \text{H}_2$.
- b) Explicá la tendencia: cuanto más abajo está el metal alcalino en el grupo, ¿es más fácil o más difícil arrancarle su electrón de valencia? Relacionalo con su reactividad.
Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
La reactividad de los halógenos varía al contrario que la de los metales alcalinos: el flúor es el más reactivo y el yodo, el menos. a) Al burbujear cloro en una…
La reactividad de los halógenos varía al contrario que la de los metales alcalinos: el flúor es el más reactivo y el yodo, el menos.
- a) Al burbujear cloro en una disolución de bromuro de potasio, la disolución se tiñe de pardo porque aparece bromo: $\text{Cl}_2 + \text{KBr} \rightarrow \text{Br}_2 + \text{KCl}$. Ajustá la ecuación y explicá qué significa que el cloro «desplace» al bromo de sus compuestos.
- b) Predecí si el yodo desplazaría al cloro de una disolución de $\text{NaCl}$. Justificá la respuesta con la tendencia del grupo.
Un elemento es un gas incoloro, inodoro y totalmente inerte; la industria lo usa como atmósfera protectora en la soldadura por arco y para rellenar el espacio entre los…
Un elemento es un gas incoloro, inodoro y totalmente inerte; la industria lo usa como atmósfera protectora en la soldadura por arco y para rellenar el espacio entre los vidrios de las ventanas de doble vidrio (DVH).
- a) ¿A qué grupo de la tabla pertenece?
- b) Su átomo tiene $18$ electrones: ¿de qué elemento se trata? Escribí su configuración electrónica y explicá, a partir de ella, por qué es inerte.
Ordená de mayor a menor carácter metálico los elementos Na, Mg, S y Si. a) Justificá el orden a partir de sus posiciones en el tercer período. b) Explicá qué propiedad…
Ordená de mayor a menor carácter metálico los elementos Na, Mg, S y Si.
- a) Justificá el orden a partir de sus posiciones en el tercer período.
- b) Explicá qué propiedad macroscópica, como la conducción de la corriente eléctrica, cambiaría al recorrer la serie en ese orden.
Radio atómico
Radio de los iones
Un catión es menor que su átomo: pierde su nivel más externo y, con menos electrones, el núcleo atrae más a los que quedan (Na: $186\ \text{pm}$; $\text{Na}^+$: $95\ \text{pm}$). Un anión es mayor que su átomo: al sumar un electrón crece la repulsión entre electrones sin cambiar la carga del núcleo (Cl: $99\ \text{pm}$; $\text{Cl}^-$: $181\ \text{pm}$). Entre iones isoelectrónicos (mismo número de electrones) es mayor el de menor número de protones.
A partir del grupo al que pertenece cada elemento, indicá qué ion forma y justificalo con el número de electrones que gana o pierde para completar su último nivel: a)…
A partir del grupo al que pertenece cada elemento, indicá qué ion forma y justificalo con el número de electrones que gana o pierde para completar su último nivel:
- a) magnesio (grupo 2)
- b) nitrógeno (grupo 15)
- c) potasio (grupo 1)
Electronegatividad, energía de ionización y afinidad electrónica
Al cesio basta iluminarlo con luz ultravioleta cercana para que suelte electrones; al helio no se los arrancás ni con una descarga enorme. ¿Qué propiedad explica que unos átomos retengan sus electrones y otros los suelten?
Energías de ionización sucesivas
Quitar el segundo electrón cuesta más que el primero (el ion ya es positivo). Pero cuando se acaban los electrones de valencia y hay que romper un nivel interno completo, la energía se dispara. Ese salto te dice cuántos electrones de valencia tiene el átomo.
Formación de iones y fórmulas de compuestos
En el asado, la sal fina es cloruro de sodio. El cloruro de magnesio es $\text{MgCl}_2$; nunca se obtiene $\text{MgCl}$ ni $\text{MgCl}_3$. ¿Qué regla fija la proporción en que se combinan los átomos?
Este átomo de cloro tiene $17$ protones y $18$ electrones: carga $-1$. Es el ion $\text{Cl}^-$, con la configuración del argón.
Para los elementos representativos, la carga se deduce del grupo: grupo 1 → $+1$, grupo 2 → $+2$, grupo 13 → $+3$, grupo 15 → $-3$, grupo 16 → $-2$, grupo 17 → $-1$.
Volvé al principio: el sodio y el potasio reaccionan igual con el agua porque ambos tienen un solo electrón de valencia ($s^1$); el potasio lo hace con más violencia porque ese electrón está más lejos del núcleo ($n=4$ frente a $n=3$) y se desprende con menor energía de ionización. El magnesio, con dos electrones de valencia y mayor $E_i$, reacciona mucho menos.
El cloro que desinfecta las piscinas y el yodo de las farmacias son halógenos (grupo 17). a) ¿Cuántos electrones de valencia tienen los halógenos? ¿Qué ion forman al…
El cloro que desinfecta las piscinas y el yodo de las farmacias son halógenos (grupo 17).
- a) ¿Cuántos electrones de valencia tienen los halógenos? ¿Qué ion forman al ganar un electrón?
- b) Explicá, con el intercambio de electrones entre ambos átomos, por qué el sodio y el cloro reaccionan formando cloruro de sodio, $\text{NaCl}$.
El sodio forma iones $\text{Na}^{+}$ y el oxígeno, iones $\text{O}^{2-}$. a) ¿Cuántos iones $\text{Na}^{+}$ hacen falta para compensar la carga de un ion…
El sodio forma iones $\text{Na}^{+}$ y el oxígeno, iones $\text{O}^{2-}$.
- a) ¿Cuántos iones $\text{Na}^{+}$ hacen falta para compensar la carga de un ion $\text{O}^{2-}$?
- b) Escribí la fórmula del óxido de sodio. ¿Cuál será la fórmula del óxido de potasio, que está en el mismo grupo que el sodio?
Predecí la fórmula de estos compuestos iónicos a partir de las cargas habituales de los iones, justificando el intercambio de electrones: a) aluminio ($\text{Al}^{3+}$)…
Predecí la fórmula de estos compuestos iónicos a partir de las cargas habituales de los iones, justificando el intercambio de electrones:
- a) aluminio ($\text{Al}^{3+}$) con azufre ($\text{S}^{2-}$)
- b) calcio ($\text{Ca}^{2+}$) con nitrógeno ($\text{N}^{3-}$)