Clasificación de los elementos químicos

Los elementos químicos se pueden clasificar por diferentes propiedades como el brillo, maleabilidad, etc.

Indicador de logro: Reconoce e interpreta la clasificación de los elementos químicos. 

Competencia: Reconozco e interpreto la clasificación de los elementos químicos. 

Palabras claves: Elementos químicos, propiedades, metales, no metales, peso atómico, grupo, período, tabla periódica.  

Pregunta generadora:

¿Por qué es importante reconocer e interpretar la clasificación de los elementos químicos?

Situación de aprendizaje:

La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales. Vídeo de refuerzo:  https://www.youtube.com/watch?v=65dDwvVHAv0 En la tabla periódica los elementos con amarillo corresponden a los metales y los no metales con azul. Propiedades de los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad. Elementos metales Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico. Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones. Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos. Presentan aspecto y brillo metálicos. Son buenos conductores del calor y la electricidad. Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos. Se oxidan por pérdida de electrones. Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxígeno forma óxidos y éstos al reaccionar con el agua forman hidróxidos. Propiedades de los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor). Fósforo, elemento no metal. Azufre, elemento no metal. Tienen tendencia a ganar electrones. Poseen alto potencial de ionización y bajo peso específico. Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones. Se presentan en los tres estados físicos de agregación. No poseen aspecto ni brillo metálico. Son malos conductores de calor y la electricidad. No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces. Se reducen por ganancia de electrones. Sus moléculas están formadas por dos o más átomos. Al unirse con el oxígeno forman anhídridos y éstos al reaccionar con el agua, forman oxiácidos. Los halógenos y el oxígeno son los más activos. Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo. La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales. Los no metales también tienen propiedades variables, al igual que los metales. En general los elementos que atraen electrones de los metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica. Propiedades de los metaloides cuentan con cualidades propias y se encuentran en un punto intermedio entre los metales y no metales. Sus cualidades químicas les permiten un amplio uso en la electrónica, microelectrónica para producir reacciones, tal como sucede con los semiconductores, circuitos integrados y los condensadores. polonio al natural Corresponde a este grupo el boro, silicio, germanio, arsénico, antimonio, telurio y polonio. En la tabla se encuentran entre los metales y no metales. Los metaloides están ubicados en forma diagonal  entre los metales y no metales Poseen un comportamiento intermedio entre los metales y no metales. Por ejemplo el silicio luce brillante pero es frágil y bastante mal conductor. Propiedades de los elementos representativos, estos los localizamos en la tabla como los grupos más largos 1 y 2 del bloque o región S, encabezados por el hidrógeno, litio, berilio, sodio, magnesio, potasio, calcio, rubidio, estroncio, cesio, bario, francio y el radio, y por los elementos de los grupos de 13 al 18 del bloque o región P.  Los elementos químicos representativos en la tabla periódica  se encuentran en los grupos 1, 2 y del 13 al 18 Se pueden considerar como los elementos químicos más abundantes en la tierra, en el sistema solar y en el universo, y además presentan densidades muy bajas. Propiedades  de los elementos de transición, estos se encuentran en la región D. La mayoría de los elementos de transición posee características semejantes a la de los otros metales representativos: buena conductividad térmica y eléctrica, brillo generalmente dorado o plateado y a pesar de presentar una amplia variación de dureza y puntos de fusión/ebullición como el Tungsteno, el metal más difícil de cambiar de estado físico que posee un Pf = 3410ºC y Pe = 5660ºC, tienden a ser más duros, además de conseguir formar enlaces covalente entre átomos de la misma especie y no apenas metálicos por la presencia de orbitales D incompletos. Estos elementos no reacciona fácilmente con gases, en muchos casos debido a la formación de una capa pasiva de óxido o nitrato; al inverso de ello, algunos son utilizados como catalizadores de reacción como la platina. Los metales considerados nobles, son aquellos que presentan potencial de reducción positivo siendo por tanto no susceptibles a oxidar, como el oro, la plata y el paladio. En tanto otros como hierro y cobre, poseen potenciales de reducción negativos tendiendo a oxidarse. Y a pesar de muchos presentar estado de oxidación variando entre +2 y +4. Otras características de estos elementos es la de poder ser estables por si mismos sin necesidad de una reacción con otro elemento, pueden formar aleaciones entre ellos y por lo general son buenos catalizadores. Además son sólidos a temperatura ambiente exceptuando al mercurio.  Debido a su estructura, los metales de transición forman muchos iones y complejos coloreados. Para entretenerse 1. Tabla periódica: http://www.educaplus.org/sp2002/juegos/jtpmuda.html 2. Elemento y símbolo: http://www.educaplus.org/sp2002/juegos/jparejas.html Propiedades de los elementos Lantánidos. Es el grupo de elementos químicos que siguen al Lantano en el grupo 3 y ocupan el periodo 6 de la tabla periódica. Su distinción atómica es que ocupan en subnivel electrónico 4f. En un principio, sólo estos elementos con números atómicos 58 a 71 son lantánidos. Los lantánidos puros son brillantes y plateados y, en algunos casos, poseen una actividad química tan acusada que se reducen a polvo en pocos al entrar en contacto con el oxígeno del aire. Sus propiedades físicas y químicas varían de modo ostensible cuando las sustancias derivadas  de las tierras raras presentan impurezas o se hallan en combinación con otros elementos, y sus puntos de fusión y ebullición cambian drásticamente. Sin embargo, la escasez en las muestras disponibles y la dificultad en obtener los elementos puros dificulta el estudio de sus propiedades. Propiedades de los elementos Actínidos. Son 14 elementos que, tras el actinio, se disponen consecutivamente en la tabla periódica, con los números atómicos desde el 89 hasta el 103. ocupan el periodo 7 y se inician en el grupo 3 con el actinio. Tienen como característica principal su radioactividad. A pesar que muchos de ellos se pueden encontrar en la naturaleza, la mayoría han sido obtenidos artificialmente por el hombre; entre los más importantes esta el uranio y el plutonio que han sido utilizados en la fabricación de la bomba atómica y que actualmente son usados cada vez con mayor frecuencia con el fin de obtener energía eléctrica. Los actínidos son metales pesados y tóxicos así como el plomo; es decir,si es ingerido durante un periodo producen una seria intoxicación y enfermedad, el verdadero riesgo de estos elementos radica en la radioactividad, cuyas radiaciones son capaces de destruir los tejidos y producir tumores cancerígenos. Un poco sobre la radioactividad, visitar los siguiente enlaces:  1. http://odas.educarchile.cl/odas_mineduc/pav/Quimica/radiactividad_01.swf 2. http://cienciasnaturales.es/NUCLEAR.swf

Bibliografia

* Santillana 7 ISBN958-24-1081-7

* http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena8/4q8_contenidos_3c_ampliacion.htm

* YUOTUBE https://www.youtube.com/watch?v=65dDwvVHAv0 

*http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/mtria_ensenanza/tabla_periodica/flash/4_01.swf

* http://studylib.es/doc/261415/una-fiesta-muy-elemental-file

* https://www.youtube.com/watch?v=O8uXEhdSwOA+ https://www.youtube.com/watch?v=3I3hoC4lOPM&nohtml5=False

HISTORIA DE LA TABLA PERIÓDICA

Científico ruso Dimitri Mendeleleiev

 Indicador de logro: Reconoce e interpreta el origen de la tabla periódica. 

Competencia: Reconozco e interpreto el origen de la tabla periódica. 

Palabras claves: Elementos químicos, científicos, peso atómico, grupo, período, Mendeleiev, tabla periódica.  

Pregunta generadora:

¿Por qué es importante reconocer e interpretar el origen de la tabla periódica?

Situación de aprendizaje:

Para los primeros hombres , la materia estaba compuesta por agua, tierra, aire y fuego. Hoy en día se conocen  más de un centenar de elementos.

Origen de la tabla periódica

Vídeo motivacional: https://www.youtube.com/watch?v=YJ-XDj_KrHY

En la medida que fue aumentando el número de elementos surgió la necesidad de clasificarlos; Johann Dobereiner en 1817 lo hizó por el peso atómico igual y los denomino triadas, en las que aparecía la misma relación.

Posteriormente John Nelands en 1864,  ordeno los elementos observando que, el octavo elemento a partir de uno cualquiera, tenia las mismas propiedades químicas del primero. Así por ejemplo, quedaron en el mismo grupo el litio, el sodio  y el potasio, etc. Sin embargo más allá de algunos elementos, las octavas ya no podían aplicarse.

Para 1871 Dimitri Mendeleiev ruso y Lothar Meyer alemán, independientemente propusieron una nueva clasificación de los 61 elementos conocidos hasta ese entonces. Mendeleiev organizó los elementos  según su orden creciente de pesos atómicos, y los agrupo en líneas horizontales o períodos y en columnas verticales o grupos, todos los elementos de un mismo grupo presentaban propiedades químicas semejantes. Mendeleiev estableció la ley periódica, que dice que las propiedades de los elementos químicos no son arbitrarias, sino que dependen de la estructura del átomo y varían de una manera periódica con respecto al peso atómico.

Para la época moderna el físico inglés Henry Moseley en 1914 manifestó que las propiedades de los elementos dependen más de sus números atómicos que de sus pesos  atómicos, así se corregía algunas irregularidades con el potasio, argón, níquel, cobalto yodo y telurio, modificando la anterior tabla de Mendeleiev, Según la nueva ley, las propiedades físicas y químicas de los elementos varían en forma periódica con respecto a sus números atómicos.

La estructura de la tabla periódica moderna se organiza en grupos y períodos.

Los grupos corresponden a las columnas verticales y dichos elementos presentan propiedades similares. Tienen el mismo número de electrones en su última capa o últimas capas.

Organización de la tabla periódica

El período corresponde a las filas horizontales y un elemento coincide con su última capa electrónica; es decir un elemento con cinco capas electrónicas estará en el quinto período. Por ejemplo el hierro Fe pertenece al cuarto período, ya que tiene cuatro capas electrónicas.

Vídeo de apoyo: https://www.youtube.com/watch?v=65dDwvVHAv0&index=13&list=PL373A21734DDE957E

Regiones de la tabla periódica. Se presenta por la ubicación de los elementos y el subnivel al que pertenecen los electrones de su último nivel.  En la taba periódica encontramos cuatro regiones: s, p, d y f

Regiones de la tabla periódica

Para ubicar un elemento en la tabla siga las siguientes indicaciones: https://www.youtube.com/watch?v=8mI0sYypdLQ

Clasificación y propiedades de los elementos

Actividad motivacional: 

Cuento "La fiesta Periódica": http://studylib.es/doc/776863/la-fiesta-peri%C3%B3dica-autora--anna-kalkanis-en-un-lugar-muy

Los elementos de la tabla periódica se clasifican en metales y no metales y en algunas ocasiones se habla de un tercer grupo denominado metaloides.

Los metales poseen brillo, conducen el calor y la electricidad, son dúctiles y maleables. por lo general a temperatura ambiente son sólidos a excepción del mercurio. Cuando se combinan químicamente tienen tendencia  a donar electrones.

Los no metales poseen propiedades contrarias a los metales. No tienen brillo, no conducen el calor ni la electricidad. se usan como aislantes, no son dúctiles ni maleables y en general se encuentran en los tres estados.

Los metaloides son elementos que tienen propiedades intermedias entre los metales y no metales. En la tabla se ubican entre los metales y no metales.

Grupos de la tabla periódica

Un grupo es una columna de la tabla. Hay 18 grupos en la tabla periódica. Muchos de estos elementos químicos corresponden a familias conocidas, se ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver. Los elementos de un grupo tienen configuraciones electrónicas similares en los niveles de energía más exteriores, así los elementos de un mismo grupo tienen propiedades físicas y químicas muy semejantes.

En la actualidad los grupos se enumeran utilizando los números arábigos; la primera columna es el grupo 1, la segunda el grupo 2, y así hasta la decimoctava que corresponde al grupo 18.

Al grupo 1 pertenecen los metales alcalinos.

Al grupo 2 pertenecen los metales alcalinotérreos

Del grupo 3 al 12 pertenecen los metales de transición o elementos del bloque F, denominados lantánidos y actínidos.

Al grupo 13 pertenecen los térreos.

Al grupo 14 pertenecen los carbonoides.

Al grupo 15 pertenecen los nitrogenoides.

Al grupo 16 pertenecen los anfígenos o calcógenos.

Al grupo 17 pertenecen los halógenos.

Al grupo 18 pertenecen los gases nobles.

Así, por ejemplo, si observamos la configuración electrónica de los elementos del PRIMER GRUPO, el grupo 1 o alcalinos

Elemento	Símbolo	Última capa
Hidrógeno	H	1s1
Litio	Li	2s1
Sodio	Na	3s1
Potasio	K	4s1
Rubidio	Rb	5s1
Cesio	Cs	6s1
francio	Fr	7s1

La configuración electrónica de su última capa es igual, variando únicamente el periodo del elemento 

Períodos de la tabla

Un periodo es una fila horizontal de la tabla. El número de niveles energéticos de un átomo determina  el periodo al que pertenece. Cada nivel está dividido en distintos subniveles, y así aumenta su número atómico. los elementos en el mismo periodo tienen características similares en radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad.

la tabla periódica tiene siete periodos, identificados con las letras: K, L, M, N, O, P, Q o con los números arábigos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Los períodos no son todos iguales, sino que el número de elementos que contiene va cambiando, aumentando al bajar en la tabla periódica.

Así, el primer período tiene sólo dos elementos: el Hidrógeno y el Helio.

Período 1 (2 elementos)

El segundo y tercer períodos tienen ocho elementos.

Período 3 (8 elementos)

El cuarto y quinto períodos tienen dieciocho elementos.

Período 4(18 elementos)

El sexto período tiene treinta y dos elementos.

Período 6 (32 elementos)

El séptimo período no tiene los treinta y dos elementos.

Nota: El período que ocupa un elemento coincide con su última capa electrónica. Es decir, un elemento con cinco capas electrónicas , estará en el quinto período y así sucesivamente.

Regiones o bloques de la tabla periódica

La tabla periódica se puede también dividir en regiones o bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.

Regiones o bloques según el orbital

Las regiones o bloques han sido denominados por las letras s, p, d y f. 

Los elementos de la región s son aquellos situados en los grupos 1 y 2 de la tabla periódica. En estos elementos el nivel energético más externo corresponde a orbitales s. 

                                  Elementos de la región S 

Z	Nombre	Símbolo
1	Hidrógeno	H
2	Helio	He
3	Litio	Li
4	Berilio	Be
11	Sodio	Na
12	Magnesio	Mg
19	Potasio	K
20	Calcio	Ca
37	Rubidio	Rb
38	Estroncio	Sr
55	Cesio	Cs
56	Bario	Ba
87	Francio	Fr
88	Radio	Ra

Los elementos de la región p son aquellos situados en los grupos 13 al 18. En estos elementos el nivel energético más externo corresponde a orbitales p.

Los elementos de la región d son aquellos situados en los grupos 3 a 12 de la tabla periódica. En estos elementos el nivel energético más externo corresponde a orbitales d.

Los elementos de la región f, son los elementos de transición; son dos series, una comenzando por el elemento Lantano y la otra a partir del Actinio, llamados en su orden Lantánidos y actínidos.

El número atómico

El número atómico es la identidad de un átomo y sus propiedades que vienen dadas por el número de partículas que contiene. Un elemento se diferencia de otros por el número de protones que tienen sus átomos  en el núcleo; y se representa con la letra Z. Por ejemplo: El Litio tiene 3 protones y su Z es igual a 3: (Z=3). El Hidrógeno tiene un protón y su Z es igual a 1: (Z=1).

Características que presenta 

un  átomo de Hidrógeno

El número atómico permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en un orden creciente: 1, 2, 3, 4....118.

La masa atómica

Es la cantidad de materia que tiene un átomo, se identifica con la letra A y se obtiene de sumar el número protones más el número de neutrones 

( Z+N=A ).

Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su masa atómica.

Una forma de conocer el número de neutrones es restando de la masa atómica el número de protones; así, por ejemplo:

La masa atómica del hierro es 55,847  la aproximamos a 56. El Z del hierro es 26; entonces a 56 le restamos 26 siendo igual a 30; luego el número de neutrones en el átomo de hierro es 30.

La masa atómica del sodio es 22,989 la aproximamos a 23. El Z del sodio es 11; entonces a 23 le restamos 11 siendo igual a 12; luego el número de neutrones es 12.

Para entretenerse un ratito:
http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/lentiscal/1-CDQuimica-TIC/applets/tablaperiodicamuda/jtpmuda.htm

Bibliografía

* Santillana 7 ISBN958-24-1081-7

+http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena8/4q8_contenidos_3c_ampliacion.htm

* YUOTUBE https://www.youtube.com/watch?v=65dDwvVHAv0 

*http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/mtria_ensenanza/tabla_periodica/flash/4_01.swf

* http://studylib.es/doc/261415/una-fiesta-muy-elemental-file

+https://www.youtube.com/watch?v=O8uXEhdSwOA

+ https://www.youtube.com/watch?v=3I3hoC4lOPM&nohtml5=False