Química 1er semestre - 2do parcial

Aportaciones de Johann Wolfgang Döbereiner

Declaró las similutudes entre las propiedades de algunos elementos, relacionando sus pesos atómicos.

Se dió cuenta de la existencia de otras agrupaciones de tres elementos que tenían relación entre sí (las triadas de Döbereiner).

John Newlands

Clasificó los elementos en 11 grupos cuyos componentes presentaban propiedades parecidas y se observó que los pesos atómicos diferían en 8 unidades o en múltiplos de 8 unidades o en múltiplos de 8 (ley de las octavas).

Julius Lothar Meyer

Observó que si los elementos están dispuestos en el orden de sus pesos atómicos se clasifican en grupos que repiten propiedades químicas y físicas similares, a intervalos periódicos (antigua ley periódica).

Expuso las relaciones existentes entre las propiedades de los elementos químicos y sus pesos atómicos.

Henry Moseley

Demostró que la tabla periódica debe ordenarse por su número atómico (ley de Moseley).

Dmitri Ivánovich Mendeléyev

Primera formulación de la ley periódica: las propiedades de los elementos se repiten periódicamente en función de su peso atómico.

Su primera tabla se basaba en el orden creciente de los pesos atómicos.

Características de los no metales

- No son maleables.
- No son dúctiles.

(No metales a color rojo en la tabla).

Características de los metales

- Son dúctiles
- Son maleables
- Buenos conductores de calor y electricidad.

(Metales a color azul en la tabla).

Características de los metaloides

- Son semiconductores.

(Metaloides a color morado en la tabla).

Bloques de la tabla periódica

Son indicados por el último subnivel de energía del elemento (dado por configuración electrónica).

Bloques s y p

Estos bloques conforman el grupo A.

Bloque d

El bloque d conforma el grupo B.

Bloque f

En el bloque f no se presentan grupos, sin embargo tienen familia y es la de los elementos de transición interna o tierras raras.

Periodos y columnas

La tabla tiene 7 periodos o niveles (filas horizontales). La tabla periódica se compone de 18 columnas, las cuales corresponden a ciertas familias.

Grupo I A

Corresponde a los metales alcalinos, compuestos por los elementos de la primera columna de la tabla periódica.

Grupo II A

Corresponde a los metales alcalinotérreos, compuestos por los elementos de la segunda columna de la tabla periódica.

Grupo B

Todo el grupo B es parte de la familia de los metales de transición interna.

Grupo III B

Corresponde a los elementos de la tercera columna de la tabla periódica.

Grupo IV B

Corresponde a los elementos de la cuarta columna de la tabla periódica.

Grupo V B

Corresponde a los elementos de la quinta columna de la tabla periódica.

Grupo VI B

Corresponde a los elementos de la sexta columna de la tabla periódica.

Grupo VII B

Corresponde a los elementos de la séptima columna de la tabla periódica.

Grupo VIII B

Corresponde a los elementos de la octava, novena y décima columna.

Grupo I B

Corresponde a los elementos de la onceava columna.

Grupo II B

Corresponde a los elementos de la doceava columna.

Grupo III A

Corresponde a los metales térreos o boroides, compuestos por los elementos de la treceava columna de la tabla periódica.

Grupo IV A

Corresponde a los carbonoides, compuestos por los elementos de la catorceava columna de la tabla periódica.

Grupo V A

Corresponde a los nitrogenoides, compuestos por los elementos de la quinceava columna de la tabla periódica.

Grupo VI A

Corresponde a los oxigenoides, compuestos por los elementos de la dieciseisava columna de la tabla periódica.

Grupo VII A

Corresponde a los halógenos, compuestos por los elementos de la diecisieteava columna de la tabla periódica.

Grupo VIII A

Corresponde a los gases nobles, compuestos por los elementos de la dieciochoava columna de la tabla periódica.

Periodo (fila) de un elemento

El periodo de un elemento está determinado por el mayor nivel de energía.

P. ej. el periodo del boro es 4.

Bloque de un elemento

El bloque de un elemento es el último subnivel de energía que colocamos en nuestra configuración electrónica.

P. ej. el boro es del bloque p.

Grupo de un elemento

El grupo de un elemento es la suma del subnivel de energía s + el último subnivel de energía que colocamos en nuestra configuración electrónica.

P. ej. en el bromo el grupo es 2+5 = 7. El bloque del bromo es p, que entra en el grupo A, por lo que el grupo del bromo = VIIA

Valencia de un elemento

La valencia de un elemento de los bloques "s" o "p" es igual a su grupo, solo que sin convertir a número romano. Valencia del bromo = 7

En los bloques "d" o "f" es la suma de los niveles más altos. P. ej. con el Lawrencio los más altos son 7s2 y 7p1 lo que da como resultado 3, lo cual es la valencia del elemento.

Familia de un elemento

Una vez que sacamos el grupo del elemento, hay que recordar el nombre de la familia que corresponde a ese grupo.

P. ej. el grupo del bromo es VIIA y este corresponde a los halógenos.

Columna de un elemento

Si es parte del grupo s o p: Es el mismo número que la valencia.

Si es parte del grupo d: Se saca de igual manera que el grupo. P. ej. en Tecnecio su grupo se sacaría como 2+5 lo que daría VII B (ya que acaba en d) y su columna va a ser la columna 7.

Configuración electrónica gráfica.

Dada nuestra configuración electrónica vamos a recordar que los subniveles tienen orbitales, y cada uno contiene 2 spins (recordar que el spin hacia arriba va antes que el spin hacia abajo). El subnivel s va a tener un orbital, el subnivel p va a tener 3 orbitales ("px", "py" y "pz"), el subnivel d va a tener 5 orbitales y el subnivel f va a tener 7 orbitales. Los orbitales se representan como fracción, arriba los spins y abajo el subnivel. Cada orbital va a representar una fracción.

P. ej. la configuración del carbono. El último subnivel del carbono es 2p2, por lo que se queda solo el orbital 2pz.

Excepciones con configuración electrónica gráfica del bloque d.

Para reconocer una excepción (presentadas en el bloque d) basta mirar a la representación gráfica que hicimos. Los elementos buscarán que sus orbitales estén vacíos, semillenos o llenos. Si está cercano a uno de estos estados pedirá un spín del orbital anterior.

P. ej. A la Plata (Ag) solo le falta un spín a 4d9 para que sus orbitales estén llenos, por lo que pedirá prestado un spín a 5s2. Ahora queda 5s1 y 4d10. Hay que notar que esto hace que cambien características del elemento como su valencia.

Ejercicio: Plata (Ag z=47)

(Sin corregir) Ag47 = (Kr36) 5s2, 4d9
(Corregido) Ag47 = (Kr36) 5s1, 4d10
Periodo: 5
Bloque: d
Columna: 11
Grupo: I B
Familia: Metales de transición
Valencia: 1

Ejercicio: Galio (Ga z=31)

Ga31 (Ar18) 4s2, 3d10, 4p1
Periodo: 4
Bloque: p
Columna: 13
Grupo: III A
Familia: Metales térreos
Valencia: 3

Radio atómico

El radio atómico en un periodo disminuye de izquierda a derecha. Aumenta de arriba a abajo.

Electronegatividad

Capacidad para atraer electrones hacia su núcleo al estar unido a otro átomo. Aumenta de izquiera a derecha. Disminuye de arriba hacia abajo.

Afinidad electrónica

Cantidad de energía que libera o absorbe un átomo neutro. Se convierte en un ion negativo (anión)

Energía de ionización

Energía necesaria para liberar un electrón de un átomo neutro.

Enlace químico

Son las fuerzas que unen a los átomos para formar moléculas

Capa de valencia

Último nivel de energía.

P. ej. Ga31 (Ar18) 4s2, 3d10, 4p1
En el Galio su último nivel de energía es el 4. Se suman los electrones de este nivel (2+1) y nos da por resultado 3. 3 Es el número de electrones en capa de valencia.

Estructura de Lewis

Representación mediante punto o cruces de los electrones de la capa de valencia. Se colocan los electrones en sentido horario y se va colocando primero uno en cada lado hasta que demos la vuelta e iniciemos a poner de nuevo.

Ejercicio: Estructura de Lewis de Ag

(Corregido) Ag47 = (Kr36) 5s1, 4d10
Un electrón en el primer espacio.

Ejercicio: Estructura de Lewis de Ga

Ga31 (Ar18) 4s2, 3d10, 4p1
Tres electrones distribuidos según las manecillas del reloj.

Ejercicio: Estructura de Lewis de Se

Se34 (Ar18) 4s2, 3d10,4p4
Los primeros cuatro electrones en su respectivo lugar y se vuelve a iniciar colocando los dos sobrantes en los espacios correspondientes.

Ion

Partícula eléctricamente cargada.

Enlace iónico

Usual entre metales y no metales.

Catión

Partícula cargada positivamente. Presentado en metales.

Anión

Partícula cargada negativamente. Presentado en no metales.

Representación de enlace iónico mediante Lewis (1)

Primero hay que reconocer el compuesto. P. ej. Ca3B2 (subíndices). A la izquierda está calcio y a la derecha boro. Izquierda da y derecha recibe. Por tanto, calcio donará sus electrones al boro.

Representación de enlace iónico mediante Lewis (2)

Ahora hay que representar ambos elementos mediante lewis:
Ca20[Ar] 4s²
B5[He2] 2s² 2p¹

Por tanto:
Electrones de valencia de calcio: 2
Electrones de valencia de boro: 3

Representación de enlace iónico mediante Lewis (3)

Nota: a diferencia de la mayoría de elementos, el boro buscará formar compuestos de 6 y no de 8 electrones.

Ahora, traspasemos los electrones de calcio a los de boro. Hay que notar que tenemos 3 calcios y 2 boros, por lo que tendremos un total de:
Electrones a usar de calcio (calcio*3)=6

Por tanto, habrá que distribuir los 6 electrones de calcio entre los dos átomos de boro.

Recordando que los electrones son una sub-partícula negativa, al perder electrones el calcio se convierte en un catión, y el boro al recibirlos en un anión. (sigue explicación en la siguiente)

Representación de enlace iónico mediante Lewis (4)

La representación, aunque incluye varios átomos, se representará únicamente con un símbolo aunque los cambios se pueden ver en todos los átomos. Por ejemplo, al decir 3Ca+2, estamos entendiendo que cada uno de los tres átomos de calcio pierde dos electrones y se convierten en cationes. Y al decir 2B-3 nos referimos a que los dos átomos de Boro ganan tres electrones y se convierten en aniones.

Ejercicios de enlace iónico

AlB
SrTe
CaI2
MgBr2
Ca3Br2

(Nota al pie de página: me dió flojera pegar la configuración electrónica búsquenla en google 😘)