3.8: Configuraciones de electrones y tabla periódica
- Page ID
- 72222
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)https://elements.wlonk.com/ElementsTable.htm
Tabla Periódica Interactiva de los Elementos, en Imágenes y Palabras © 2005-2016 Keith Enevoldsen elements.wlonk.com
(opens in new window) Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-CompartirIgual 4.0 Internacional (opens in new window).
- Conocer la clasificación de los diferentes elementos.
- Definir electrones de valencia.
- Describir cómo el número de electrones de valencia se relaciona con la disposición de los elementos del grupo principal y su comportamiento químico.
Los elementos que tienen propiedades químicas similares se agrupan en columnas llamadas grupos (o familias). Además de estar numerados, algunos de estos grupos tienen nombres, por ejemplo, metales alcalinos (la primera columna de elementos), metales alcalinotérreos (la segunda columna de elementos), halógenos (la última columna de elementos) y gases nobles (la última columna de elementos). En y atómico, el grupo principal es el grupo de elementos cuyos miembros más ligeros están representados por,,,,,,,,,,, y como están dispuestos en el de los elementos. El grupo principal incluye los elementos (excepto, que a veces no se incluye) en los grupos 1 y 2, y los grupos 13 a 18. Los elementos del grupo principal (con algunos de los más ligeros) son los elementos más abundantes en, en el, y en el. A veces también se les llama los elementos representativos. En la nomenclatura más antigua los elementos del grupo principal son los grupos IA e IIA, y los grupos IIIB a 0 (CAS grupos IIIA a VIIIA). El grupo 12 está etiquetado como grupo IIB en ambos sistemas. El grupo 3 está etiquetado como grupo IIIA en la nomenclatura más antigua (CAS grupo IIIB).
Cada fila de elementos en la tabla periódica se denomina punto. Los periodos tienen diferentes longitudes; el primer periodo tiene sólo 2 elementos (hidrógeno y helio), mientras que el segundo y tercer período tienen 8 elementos cada uno. El cuarto y quinto periodos tienen 18 elementos cada uno, y los periodos posteriores son tan largos que se retira un segmento de cada uno y se coloca debajo del cuerpo principal de la mesa.
Una forma de categorizar los elementos de la tabla periódica se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Las dos primeras columnas a la izquierda y las últimas seis columnas a la derecha como se mencionó anteriormente son los elementos principales del grupo. El bloque de diez columnas entre estas columnas contiene los metales de transición. Las dos filas debajo del cuerpo principal de la tabla periódica contienen los metales de transición internos. Los elementos en estas dos filas también se conocen como, respectivamente, los metales lantánidos y los metales actínidos.
Características de la familia: Configuraciones externas de electrones
Electrones de valencia
La capa de valencia es la capa más externa de un átomo en su estado no combinado, que contiene los electrones con mayor probabilidad de dar cuenta de la naturaleza de cualquier reacción que involucre al átomo y de las interacciones de enlace que tiene con otros átomos. Los electrones de valencia son los electrones de capa externa de un átomo. Se trata de electrones que pueden participar en la formación de un enlace químico. La presencia de electrones de valencia puede determinar las propiedades químicas del elemento y si se puede unir con otros elementos.
Un átomo con una capa cerrada de electrones de valencia tiende a ser químicamente inerte. Un átomo con uno o dos electrones de valencia más que una capa cerrada es altamente reactivo, ya que los electrones de valencia extra se eliminan fácilmente para formar un ion positivo. Un átomo con uno o dos electrones de valencia menos que una capa cerrada también es altamente reactivo, debido a una tendencia ya sea a ganar los electrones de valencia faltantes (formando así un ion negativo), o a compartir electrones de valencia (formando así un enlace covalente).
El número de electrones de valencia de un elemento puede ser determinado por el grupo de tabla periódica (columna vertical) en el que se clasifica el elemento (Tabla\(\PageIndex{1}\)). Con la excepción de los grupos 3—12 (los metales de transición), el dígito de unidades del número de grupo identifica cuántos electrones de valencia están asociados con un átomo neutro de un elemento listado bajo esa columna en particular.
| Grupo de tablas periódicas | Electrones de valencia |
|---|---|
| Grupo 1 (I) (metales alcalinos) | 1 |
| Grupo 2 (II) (metales alcalinotérreos) | 2 |
| Grupos 3-12 (metales de transición) | 2* |
| Grupo 13 (III) (grupo boro) | 3 |
| Grupo 14 (IV) (grupo carbono) | 4 |
| Grupo 15 (V) (pnictógenos) | 5 |
| Grupo 16 (VI) (calcógenos) | 6 |
| Grupo 17 (VII) (halógenos) | 7 |
| Grupo 18 (VIII o 0) (gases nobles) | 8** |
* El método general para contar electrones de valencia generalmente no es útil para metales de transición.
** Excepto el helio, que tiene sólo dos electrones de valencia.
Los electrones de valencia y la tabla periódica
Video \(\PageIndex{1}\)Encontrar el electrón de valencia para un elemento.
Grupos Familiares
Como se señaló anteriormente, la tabla periódica está dispuesta de manera que elementos con comportamientos químicos similares estén en el mismo grupo. Los químicos suelen hacer declaraciones generales sobre las propiedades de los elementos en un grupo utilizando nombres descriptivos con orígenes históricos.
Grupo 1: Los Metales Alcalinos
Los metales alcalinos son litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. El hidrógeno es único ya que generalmente se coloca en el Grupo 1, pero no es un metal.
Los compuestos de los metales alcalinos son comunes en la naturaleza y en la vida cotidiana. Un ejemplo es la sal de mesa (cloruro de sodio); los compuestos de litio se utilizan en grasas, en baterías y como medicamentos para tratar a pacientes que presentan comportamiento maníaco-depresivo o bipolar. Aunque el litio, el rubidio y el cesio son relativamente raros en la naturaleza, y el francio es tan inestable y altamente radiactivo que solo existe en pequeñas cantidades, el sodio y el potasio son los séptimo y octavo elementos más abundantes en la corteza terrestre, respectivamente.
Grupo 2: Los metales alcalinotérreos
Los metales alcalinotérreos son berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. El berilio, el estroncio y el bario son raros, y el radio es inestable y altamente radiactivo. En contraste, el calcio y el magnesio son el quinto y sexto elementos más abundantes en la Tierra, respectivamente; se encuentran en enormes yacimientos de piedra caliza y otros minerales.
Grupo 17: Los halógenos
Los halógenos son flúor, cloro, bromo, yodo y astatina. El nombre halógeno se deriva de las palabras griegas para “formación de sal”, lo que refleja que todos los halógenos reaccionan fácilmente con los metales para formar compuestos, como el cloruro de sodio y el cloruro de calcio (utilizados en algunas áreas como sal de carretera).
Los compuestos que contienen el ion fluoruro se agregan a la pasta de dientes y al suministro de agua para prevenir las caries dentales. El flúor también se encuentra en los recubrimientos de teflón en utensilios de cocina. Si bien se cree que los propulsores y refrigerantes clorofluorocarbonados conducen al agotamiento de la capa de ozono de la Tierra y contienen tanto flúor como cloro, este último es responsable del efecto adverso sobre la capa de ozono. El bromo y el yodo son menos abundantes que el cloro, y la astatina es tan radiactiva que solo existe en cantidades insignificantes en la naturaleza.
Grupo 18: Los Gases Noble
Los gases nobles son helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Debido a que los gases nobles están compuestos de solo átomos individuales, se les llama monatómicos. A temperatura y presión ambiente, son gases no reactivos. Por su falta de reactividad, durante muchos años se les llamó gases inertes o gases raros. Sin embargo, los primeros compuestos químicos que contenían los gases nobles se prepararon en 1962. Aunque los gases nobles son constituyentes relativamente menores de la atmósfera, el gas natural contiene cantidades sustanciales de helio. Debido a su baja reactividad, el argón se utiliza a menudo como una atmósfera no reactiva (inerte) para soldadura y en bombillas. La luz roja emitida por el neón en un tubo de descarga de gas se utiliza en las luces de neón.
Proporcione el nombre de familia o grupo de cada elemento.
- Li
- Ar
- Cl
Solución
- El litio es un metal alcalino (Grupo 1)
- El argón es un gas noble (Grupo 18)
- El cloro es un halógeno (Grupo 17)
Proporcione el nombre de familia o grupo de cada elemento.
- F
- Ca
- Kr
- Respuesta a:
- El flúor es un halógeno (Grupo 17)
- Respuesta b:
- El calcio es un metal alcalinotérreo (Grupo 2)
- Respuesta c:
- El kriptón es un gas noble (Grupo 18)
Metales y no metales
Ciertas propiedades elementales se hacen evidentes en un levantamiento de la tabla periódica en su conjunto. Cada elemento puede clasificarse como un metal, un no metal, o un metaloide (o semimetal), como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\). Un metal es una sustancia que es brillante, típicamente (pero no siempre) de color plateado, y un excelente conductor de electricidad y calor. Los metales también son maleables (pueden ser batidos en láminas delgadas) y dúctiles (se pueden dibujar en alambres delgados). Un no metal es típicamente opaco y un mal conductor de electricidad y calor. Los no metales sólidos también son muy quebradizos. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\), los metales ocupan las tres cuartas partes izquierdas de la tabla periódica, mientras que los no metales (excepto hidrógeno) se agrupan en la esquina superior derecha de la tabla periódica. Los elementos con propiedades intermedias entre los de metales y no metales se denominan metaloides (o semimetales). Los elementos adyacentes a la línea en negrita en la porción derecha de la tabla periódica tienen propiedades semimetales.
Con base en su posición en la tabla periódica, clasifique cada elemento a continuación como metal, un no metal o un metaloide.
- Se
- Mg
- Ge
Solución
- En la Figura\(\PageIndex{1}\), el selenio se encuentra arriba y a la derecha de la línea diagonal marcando el límite entre metales y no metales, por lo que debe ser un no metal.
- El magnesio se encuentra a la izquierda de la línea diagonal marcando el límite entre metales y no metales, por lo que debe ser un metal.
- El germanio se encuentra dentro de la línea diagonal que marca el límite entre metales y no metales, por lo que debe ser un metaloide.
Con base en su ubicación en la tabla periódica, ¿espera que el indio sea un no metal, un metal o un metaloide?
- Contestar
- El indio es un metal.
Clasifique cada elemento como metal, no metal, metal de transición o metal de transición interno.
- Li
- Ar
- Am
- Fe
Solución
- El litio es un metal.
- El argón no es un metal
- El americio es un metal de transición interno
- El hierro es un metal de transición.
Clasifique cada elemento como metal, no metal, metal de transición o metal de transición interno.
- F
- U
- Cu
- Respuesta a:
- El flúor es un no metal.
- Respuesta b:
- El uranio es un metal (y también un metal de transición interno)
- Respuesta c:
- El cobre es un metal (y también un metal de transición)
Metales alcalinos
Video Metales \(\PageIndex{2}\)alcalinos en agua.
Resumen
- Los electrones de valencia son los electrones de capa externa de un átomo. Se trata de electrones que pueden participar en la formación de un enlace químico.
- Los elementos que exhiben química similar aparecen en columnas verticales llamadas grupos (numerados 1—18 de izquierda a derecha).
- Las siete filas horizontales se llaman periodos. Algunos de los grupos tienen nombres comunes ampliamente utilizados, incluyendo los metales alcalinos (Grupo 1) y los metales alcalinotérreos (Grupo 2) en el extremo izquierdo, y los halógenos (Grupo 17) y los gases nobles (Grupo 18) en el extremo derecho.
- Una agrupación importante de elementos en la tabla periódica son los elementos del grupo principal, los metales de transición y los metales de transición internos (los lantánidos y los actínidos).
- Los elementos se pueden dividir ampliamente en metales, no metales y semimetales. Los semimetales presentan propiedades intermedias entre las de metales y no metales. Los metales se encuentran a la izquierda de la tabla periódica, y los no metales se encuentran en la parte superior derecha. Están separados por una banda diagonal de semimetales.
- Los metales son brillantes, buenos conductores de electricidad y fácilmente conformados (son dúctiles y maleables). Los no metales sólidos son generalmente conductores eléctricos quebradizos y pobres.
Referencias
- Petrucci, Ralph H., William S. Harwood, F. G. Arenque y Jeffrey D. Madura. Química General: Principios y Aplicaciones Modernas. 9a ed. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc., 2007.
- Sisler, Harry H. Estructura electrónica, propiedades, y la ley periódica. Nueva York; Corporación editorial Reinhold, 1963.
- Petrucci, Ralph H., Carey Bissonnette, F. G. Arenque y Jeffrey D. Madura. Química General: Principios y Aplicaciones Modernas. Edición Personalizada para CHEM 2. Pearson Learning Solutions, 2010.
Colaboradores y Atribuciones
Henry Agnew (UC Davis)
- Wikipedia