Tabla periodica: grupos y periodos

En el siglo XIX se conocían no más de 60 elementos y era necesaria una clasificación. Experimentalmente se observaban algunas semejanzas, por ejemplo el Cu, Au y Ag podían juntarse en un mismo grupo, mientras que Na, Li y K formaban otro grupo.

Dimitri Mendeleiev y Julius Lothar Meyer, trabajando de manera independiente organizaron los elementos quimicos de acuerdo a su masa atómica y les permitió deducir que algunas propiedades se repetían periodicamente (Ley periodica).

Actualmente, la tabla se ordena según el número atomico (Z). "Las propiedades periodicas de los elementos son funciones periodicas de sus numeros atómicos". La ordenación da origen a filas horizontales (Periodos), siete en total y columnas verticales (Grupos o Familias), 18 en total.

Los grupos 1, 2 y 13 al 17 (antiguos A) son los elementos representativos (configuración electrónica terminan en s o sp).

Los grupos 3 a 12 (antiguos B) son elementos de transición (configuración electrónica con ocupación d y f).

El periodo 1 tiene 2 elementos

El periodo 2 tiene 8 elementos

El periodo 3 tiene 8 elementos

El periodo 4 tiene 18 elementos

El periodo 5 tiene 18 elementos

El periodo 6 tiene 32 elementos (lantánidos)

El periodo 7 tiene 32 elementos (actínidos)

Clasificación:

a) Metales (parte izquierda y central de la tabla): buenos conductores de calor y electricidad; son sólidos y brillantes, son maleables (laminarse) y ductiles (hilarse).

b) No metales (superior derecha, C, H, N, P, O, etc.): malos conductores y excelentes aislantes térmicos; se presentan en cualquier de los estados, se quiebran con facilidad, no son ductiles y no tienen brillo.

c) Semimetales o metaloides (Bajo los no metales, B, Si, Ge, As, Sb,Te, Po): poseen un comportamiento intermedio entre metales y no metales.

Formas de escribir la configuración electrónica

Hay 4 métodos:

1. Global: en ella se disponen los electrones según la capacidad de nivel y subniveles.

Ejemplo: 1s2 2s2 2p6 3s1

2. Global externa: se indica en un corchete el gas noble anterior anterior al elemento configurado y, posteriormente, los niveles y subniveles que no están incluiudos en ese gas noble y pertenecen al elemento configurado.

Ejemplo: [Ne] 3s1

3. Detallada: se indica la ubicación de los electrones por cada orbital.

Ejemplo: 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s1

4. Diagrama de orbitales: Cada orbital se simboliza por un casillero, utilizando flecha hacia arriba o flecha hacia abajo para representar la disposición del espín de cada electrón.

Ejemplo: (ver en foto superior).

Estructura electrónica de los elementos químicos

H (1) = 1s1
He (2) = 1s2
Li (3) = 1s2 2s1
Be (4) = 1s2 2s2
B (5) = 1s2 2s2 2px1
C (6) = 1s2 2s2 2px1 2py1
N (7) = 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
O (8) = 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1
F (9) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz1
Ne (10) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2
Na (11) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s1
Mg (12) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2
Al (13) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px1
Si (14) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px1 3py1
P (15) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px1 3py1 3pz1
S (16) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py1 3pz1
Cl (17) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz1
Ar (18) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz2
K (19) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz2 4s1
Ca (20) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz2 4s2
Sc (21) = 1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz2 4s2 3dv1
......
contínue usted.

Configuración electrónica

Una configuración electrónica es la forma de llenado de los orbitales y suborbitales para completar un átomo. La configuración electrónica se logra en base a ciertas reglas llamadas "Principio de Aufbau" o "Principio de Construcción".

a) Principio de Mínima energía: "Los electrones se ubican primero en los orbitales de más baja energía (más cerca del núcleo) y los de mayor energía se ocupan cuando los primeros estan ocupados"

b) Principio de exclusión de Pauli: "Los orbitales son ocupados por dos electrones como máximo, siempre que presenten espines distintos".

c) Principio de Máxima multiplicidad de Hund: "En orbitales de la misma energía los electrones entran de a uno. Ocupando cada orbita con el mismo spin. Cuando se alcanza el semillenado, recien se produce el apareamiento con los espines opuestos".

Modelo mecanico-cuantico: sus componentes

El modelo se representa en base a la distribución de los electrones alrededor del núcleo y obedece a una serie de reglas que se traducen en un modelo matemático que reconoce 4 números cuánticos:

1. Número cuántico principal (n): corresponde a los niveles de energía. Estos niveles aumentan de tamaño a medida que nos alejamos del núcleo. Posee valores n=1, 2, 3, 4, 5, 6,...

2. Número cuántico secundario (l): representa la existencia de subniveles de energía dentro de cada nivel. Se calculan considerando l = 0, 1, 2, 3, 4
Así, para n=1...l =0 ( "s" )
para n=2 .........l = 0, 1 ( "s", "p" )
para n=3 .........l = 0, 1, 2 ( "s", "p", "d" )
para n=4 .........l = 0, 1, 2, 3, 4 ("s", "p", "d", "f" )

3. Número cuántico magnético (m): Representa la orientación de los orbitales y se calcula m=+/- l
si l = 0, m=0 es decir 1 solo tipo de orbital s
si l = 1, m =-1, 0, +1 es decir 3 tipos de suborbitales p (px, py y pz)
si l = 2, m = -2, -1, 0, +1, +2 es decir 5 tipos de suborbitales d (du, dv, dx, dy, dz)
si l = 3, m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 es decir 7 tipos de suborbitales f (fs, ft, fu, fv, fx, fy y fz)

4. Número cuántico de spin (s): Indica la cantidad de electrones presentes en un orbital y el tipo de giro de los electrones, habiendo dos tipos +1/2 y -1/2. En cada tipo de suborbital cabe maximo 2 electrones y estos deben tener spines o girpos opuestos.

Precursores del Modelo Mecanico-cuántico.

Quienes sentaron las bases del nuevo modelo mecanico cúantico fueron tres científicos:

a) En 1924, Louis de Broglie, postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda y partícula. Cualquier partícula que tiene masa y que se mueve a cierta velocidad, también se comporta como onda.

b) En 1927, Werner Heisenberg, sugiere que es imposible conocer con exactitud la posición, el momento y la energía de un electrón. A esto se le llama "principio de incertidumbre"

c) En 1927, Erwin Schrodinger, establece una ecuación matematica que al ser resuelta permite obtener una función de onda (psi cuadrado) llamada orbital. Esta describe probabilisticamente el comportamiento de un electrón en el átomo. Esta función es llamada densidad electrónica e indica la probabilidad de encontrar un electrón cerca del núcleo. La probabilidad es mayor mientras más cercana al núcleo y menor si nos alejamos del núcleo. Con esta teoría de Schrodinger queda establecido que los electrones no giran en orbitas alrededor del núcleo como el modelo de Bohr, sino en volumenes alrrededor del núcleo.