UCVESCUELA DE INGENIERA INDUSTRIAL
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Y TABLA PERIÓDICA
Configuración Electrónica de los Elementos Químicos
También se le conoce con el nombre “DISTRIBUCION ELECTRONICA”
Es la forma ordenada, lógica y precisa de colocar todos los electrones que tiene un átomo en sus respectivos niveles, sub niveles y orbitales.
Para establecer una correcta configuración se debe seguir ciertas reglas establecidas en un principio denominado: “PRINCIPIO AUF BAU” o “ CONSTRUCCION PROGRESIVA”, basado en tres reglas principales.
“PRINCIPIO AUF BAU”
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
1ra REGLAPrimero se llenan los subniveles de menor energía y se va llenando en forma creciente.
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p
< 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p
< 7s < 5f < 6d < 7p
ER = n + l
2ra REGLAEl principio de exclusión de PAULI , para restringir la cantidad de electrones que existen dentro de cada nivel de la siguiente manera:
F max e- = 2n2
n1 = 2e- n2 = 8e-n3 = 18e-n4 = 32e
n5 = 32e-n6 = 18e-n7 = 8e-
3ra REGLA“REGLA DE HUND” o “MAXIMA MULTIPLICIDAD” : Cuando se tiene un sub nivel que posee varios orbitales, primero se ocupan los orbitales vacíos, un cuando ya no hay vacíos, recien se comienza el apareamiento de estos orbitales: ejemplo:
3d7 5f11
PROBLEMAS SOBRE CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
1.-En el siguiente elemento Ba56 determina lo siguiente en base a esta única información:
a) Configuración electrónica normal:
Ba56 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2 = 56 e-
b) Configuración electrónica abreviada:
Ba56 Xe 54 6s2 = 56 e-
c) Número de electrones que presenta en cada capa:
n1 = 2e- n2 = 8e- n3 = 18e- n4 = 18e- n5 = 8e- n6 = 2e-
d) Número total de subniveles y de orbitales :
12 subniveles 28 orbitales
e) Indique cuantos orbitales son apareados, desapareados, y vacíos :
28 apareados, 0 desapareados, 0 vacíos
f) Indique el periodo dentro de la tabla periódica :
g) Indique grupo y familia de la tabla periódica :
6to periodo
A “ Elementos representativos” ( s, p)
B “ Elementos transición ” ( d, f)
GRUPO II A
ns2 ( n-1) d4
Anomalías en la Configuración Electrónica
CASO # 1
Existen algunos elementos que en la naturaleza no cumplen las reglas del principio “Auf Bau” , a estos elementos se les conoce con el nombre de anomalías, se presentan los siguientes casos:
ns2 ( n-1) d9 Estructura inestable
ns1 (n-1) d10 Estructura estable
CASO # 1
CASO # 1
Estructura inestable
ns1 (n-1) d5
Estructura estable
pd 46 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d8 = 46 e-
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s0, 4d10 = 46 e-
CONFIGURACION ELECTRONICA DE IONES
ION: Átomo que presenta una carga eléctrica definida, debido a que ha ganado o perdido electrones.
En la naturaleza pueden existir 2 clases de iones, lo que tienen carga positiva llamados CATIONES y los que tienen cargan negativa llamada ANION.
CATION : átomo (+) ----- perdió electrones
ANION : átomo (- ) ----- Ganado electrones
LA TABLA PERIODICA
1) CONCEPTO:
Documento que utiliza los químicos con la intención de dar a conocer las propiedades físicas y químicas de los elementos.
2) DATOS HISTORICOS :
•THERNARD ( 1813) Este certifico ordena y clasifica a los
elementos químicos en la historia por primera vez como metales y no metales
•JUAN JACOBO BERCELIUS ( 1814)
Este científico clasifica a los elementos de 2 maneras diferentes como : electropositivos y electronegativos.
Electropositivos: donador de electrones Electronegativos: aceptor de electrones
•PROUT ( 1816)
Clasifica a los elementos en base al átomo de hidrogeno, Prout sostiene “todos los elementos se forman a partir del hidrogeno”
H es el generador de todos los
elementos.
y
•DOBEREINER ( 1819)
Este científico alemán agrupa todos los elementos químicos conocidos en ese tiempo en pequeños grupos de3 elementos, con idénticas propiedades químicas a este trabajo se le llama históricamente ”las triadas de Dobereiner”
(13 triadas)
Ca- Sr-Ba
S- Se-Te
Li- Na-K
x z
Propiedad :
PAY= Pa x + Pa z
2
•DUMPS ( 1852)
Los ordeno en pequeños grupos de tres elementos o mas de tres, con semejantes propiedades químicas, utilizo por primera ves el termino familia.
•JOHN NEWLANDS ( 1862)
Ordeno y clasifico a los elementos en orden creciente a los pesos atómicos, encontrando repeticiones cada 8 elementos por esta razón a su trabajo se le llama “ley de las octavas”
•DIMITRI IVANOVICH MENDELEIEV ( 1869)
Construyó la tabla periódica con los siguientes criterios :
- Orden creciente sus pesos atómicos.
- De acuerdo a sus propiedades químicas.
“Padre de la tabla periódica”
•HENRY MOSELEY ( 1913)
Este científico ordena por primera vez a todos los elementos conocidos en orden al numero atómico( creciente) , en la actualidad los elementos están ordenados de esta manera , la tabla periódica actual fue diseñada por Moseley
2) DESCRIPCIÓN DE LA TABLA PERIODICA :
La tabla periódica actual se le denomina de la forma larga y es un trabajo hecho por werner, en base a la tabla de Moseley, toda la tabla se distingue por tener filas horizontales (PERIODO) columnas verticales (FAMILIA)
• PERIODO:
Son las filas horizontales dentro e la tabla, el periodo indica el numero de capas o niveles que presenta el elemento. Se le designa con numero arábigos todo periodo se caracteriza porque comienza siempre con un metal alcalino y termina con un gas noble.
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
1H
2He
PERIODO 1
Elementos químicos del periodo 1
PERIODO 2 Elementos químicos del periodo 2
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
3
Li
4Be
5B
6C
7N
8O
9F
10Ne
PERIODO 3 Elementos químicos del periodo 3
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
11Na
12Mg
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
18Ar
PERIODO 4Elementos químicos del periodo 4
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
19K
20Ca
21Sc
22Ti
23V
24Cr
25Mn
26Fe
27Co
28Ni
29Cu
30Zn
31Ga
32Ge
33As
34Se
35Br
36Kr
PERIODO 5 Elementos químicos del periodo 5
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
37Rb
38Sr
39Y
40Zr
41Nb
42Mo
43Tc
44Ru
45Rh
46Pd
47Ag
48Cd
49In
50Sn
51Sb
52Te
53I
54Xe
PERIODO 6
Elementos químicos del periodo 6 Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
#Nombre
55Cs
56Ba
57-71
72Hf
73Ta
74W
75Re
76Os
77Ir
78Pt
79Au
80Hg
81Tl
82Pb
83Bi
84Po
85At
86Rn
Lantánidos57La
58Ce
59Pr
60Nd
61Pm
62Sm
63Eu
64Gd
65Tb
66Dy
67Ho
68Er
69Tm
70Yb
71Lu
PERIODO 7 Elementos químicos del periodo 7
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
# Nombre
87Fr
88Ra
89-103
104Rf
105Db
106Sg
107Bh
108Hs
109Mt
110Ds
111Rg
112Uub
113Uut
114Uuq
115Uup
116Uuh
117Uus
118Uuo
Actínidos89Ac
90Th
91Pa
92U
93Np
94Pu
95Am
96Cm
97Bk
98Cf
99Es
100Fm
101Md
102No
103Lr
La tabla periódica presenta también casilleros en blanco que pertenecen a elementos aun no encontrados, el el periodo que tiene mas elementos es el 6existen un total de 8 casilleros vacíos en la TP
Representación de cantidad de elementos en algunos periodos
PERIODO 1 (2 elementos) PERIODO 3 (8 elementos)
PERIODO 4 (18 elementos) PERIODO 6 (32 elementos)
Los elementos químicos dentro de la tabla periódica también están clasificados en base a su configuración electrónica externa, existen 4 sectores dentro de la tabla.
3) CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS POR GRUPOS Y FAMILIAS:
L a tabla periódica moderna se caracteriza por presentar 2 grandes grupos:
GRUPO A GRUPO B
Los elementos que pertenecen al grupo A se les denomina elementos representativos y los elementos del grupo B elementos de transición , los mas abundantes en la naturaleza son los elementos de transición.
GRUPO A
Cualquier elemento de este grupo su configuración electrónica termina en susbniveles “s” y “p” todos los elementos de este grupo se caracterizan porque presentan la ultima capa o nivel incompleto.
Integrado por 8 columnas, cada columna representan una familia que va desde I hasta VIII
I A METALES ALCALINOS
Serie de seis elementos químicos en el grupo 1 (o IA) del sistema periódico.
Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo, con lo que forman un ión monopositivo, M+.
Son tan reactivos que nunca se encuentran en la naturaleza si no es combinados con otros elementos.
Son poderosos agentes reductores, o sea, pierden fácilmente un electrón, y reaccionan violentamente con agua para formar hidrógeno gas e hidróxidos del metal, que son bases fuertes.
Los metales alcalinos son, por orden de número atómico creciente: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. Del francio existen solamente isótopos radiactivos.
II A METALES ALCALINOS TERREOS
El nombre de alcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierras, que tienen propiedades básicas (alcalinas). Poseen una electronegatividad ≤ 1,3 según la escala de Pauling.
Son metales de baja densidad, coloreados y blandos. Reaccionan con facilidad con halógenos para formar sales iónicas, y con agua (aunque no tan rápidamente como los alcalinos) para formar hidróxidos fuertemente básicos.
Todos tienen sólo dos electrones en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlos, con lo que forman un ión dipositivo, M2+.
Grupo 2
Periodo
24
Be
312
Mg
420
Ca
538
Sr
656
Ba
788
Ra
III A ELEMENTOS TERREOS Y BOROIDES
El primer elemento del grupo 13 es el boro(B), un metaloide con un punto de fusión muy elevado y en el que predominan las propiedades no metálicas. Los otros elementos que comprenden este grupo son: aluminio(Al), galio (Ga), indio (In), y talio(Tl), que forman iones con un carga triple positiva (3+).
La característica del grupo es que los elementos tienen tres electrones en su capa más externa, por lo que suelen formar compuestos en los que presentan un estado de oxidación +3.
El talio difiere de los demás en que también es importante su estado de oxidación +1.
IV A CARBONOIDES
Carbono Silicio Germanio Estaño Plomo
La química orgánica estudia la mayoría de estos compuestos que contienen carbono. A su vez, el silicio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre.Al bajar en el grupo, estos elementos van teniendo características cada vez más metálicas: el carbono y el silicio son no metálicos (aunque a veces se clasifica al silicio como semimetal), el germanio es un semimetal, y el estaño y el plomo son metálicos.
V A NITROGENOIDES
El grupo del nitrógeno o grupo de los nitrogenoideos o nitrogenoides, también llamado grupo 15 de la tabla periódica, está formado por los siguientes elementos: nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y bismuto. A alta temperatura son muy reactivos. Suelen formar enlaces covalentes entre el N y el P y enlaces iónicos entre Sb y Bi.
El nitrógeno reacciona con O2 y H2 a altas temperaturas.
VI OXIGENO (CALOGENOS)
El grupo de los anfígenos es el grupo 16 de la tabla periódica de los elementos, formado por los siguientes elementos: Oxígeno (O), Azufre (S), Selenio (Se), Telurio (Te) y Polonio (Po). El término anfígeno significa formador de ácidos y bases.
Aunque todos ellos tienen seis electrones de valencia, sus propiedades varían de no metálicas a metálicas, en cierto grado conforme aumenta su número atómico.
También varía su abundancia con el número atómico, pero inversamente, siendo el Oxígeno muy abundante (50% de la superficie del planeta) y el Polonio muy raro.
Las combinaciones hidrogenadas de los elementos de este grupo, salvo el agua, son tóxicas.
El Oxígeno y el Azufre se utilizan ampliamente en la industria y el Teluro y el Selenio en la fabricación de semiconductores.
VII A HALOGENOS
Cinco elementos químicamente activos, estrechamente relacionados flúor, cloro, bromo, yodo y astato, que forman el grupo 17 (o VIIA) del sistema periódico.
El nombre halógeno, o formador de sal, se refiere a la propiedad de cada uno de los halógenos de formar, con el sodio, una sal similar a la sal común (cloruro de sodio). Todos los miembros del grupo tienen una valencia de -1 y se combinan con los metales para formar halogenuros (también llamados haluros)
Los cuatro primeros elementos del grupo reaccionan con facilidad con los hidrocarburos
obteniéndose los halogenuros de alquilo.
Flúor (F) Cloro (Cl)
Bromo (Br) Yodo (I)
Astato (At)
HALOGENOS
Algunas propiedades de los halógenosNOMBRE SÍMBOLO PUNTO DE FUSIÓN (ºC)
PUNTO DE EBULLICIÓN (ºC) COLOR
Flúor F -219,61 -188,13 Amarillo verdoso
Cloro Cl -101 -34,05 Amarillo verdoso
Bromo Br -7,25 59 Rojo oscuro
Yodo I 113,6 185 Negro azulado
Astato At 302 _____ _____
VIII A
He, Ne, Ar. Ka, Xe, Rn
ns2 , np6 = 8 electrones
GRUPO B
Estos elementos están ubicados en la parte central de la tabla periódica , ete grupo esta integrado por 10 columnas verticales, estos elementos tiene solo 8 familias desde 1B hasta 8B, todos loe elementos se caracterizan por que configuración electrónica termina en subniveles del tipo D y presentan las ultimas capas incompletas.
1B- metales de Acuñación
2B- familia del Zinc
3B- familia del Escanio
4B- familia del Titanio
5B- familia del Vanadio
6B- familia del Cromo
7B- familia del Manganeso
1B- metales de Acuñación Cu, Ag, Au
2B- familia del Zinc
3B- familia del Escanio
4B- familia del Titanio
6B- familia del Cromo
Zn, Cd, Hg
Se, Y
T, Zr, hF
5B- familia del Vanadio V, Nb, Ta
Cr, Mo, W
7B- familia del Manganeso
Mn, tC, Re
Fe Co Ni
Rv Rb Pd
Ds I Pt
ns2(n-2) , d6 ns2(n-2) , d7 ns2(n-2) , d8
METALES FEROMARGNETICO
S
A los elementos que están ubicados en la parte final de la tabla, es decir en las 2 ultimas filas de la tabla, que son la continuación del 6to t del 7mo periodo se les denomina “ TIERRAS RARAS” “”ELEMENTOS DE TRANCISION INTERNA”
Estos elementos se caracterizan por su configuración electrónica termina en F y presentan las 3 ultimas capas incompletas y están formados por dos familias:
6to periodo: LANTAMIDOS
7,p periodo: ACTINIDOS
“ TIERRAS RARAS”
O“ELEMENTOS DE
TRANSICIÓN INTERNA”
4) CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS DE ACUERDO A SUS PROPIEDADES QUIMICAS :
Estos elementos se pueden clasificar en 4 grupos de acuerdo a sus propiedades :
METALES ( mas de 80 elementos)
NO METALES
METALOIDES ( semi metales)
GASES NOBLES ( gases inertes)
METALES
Son los elementos mas abundantes en la naturaleza, se encuentran ubicados en los 4 bloques de la tabla periódica (s, p, d, f ).
Se encuentran en la naturaleza en forma sólida a ecepcion del mercurio.
Los metales son excelentes conductores de calor y de la electricidad.
Presentan alta dureza, gran maleabilidad, dúctiles ( propiedad físicas )
METAL : aquel elemento que en una reacción química es capas de donar electrones y es
electropositivo.
De acuerdo a su densidad pueden sr de dos tipos:
METAL LIGERO : Aquellos metales que tiene una densidad menos a 5g/cm3 ( aluminio)
METALES PESADOS: Cuya densidad es mayor a 5g/cm3 ( plomo)
Metal mas pesado :
OSMIO (OS) … 22.7 g/cm3
Metal mas liviano :
LITIO (Li) … 1. 38 g/ cm3
Los elementos metálicos más comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metálicos se pueden combinar unos con otros y también con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas.
Una mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleación. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metálicos son conocidas como amalgamas.
NO METALES
NO METAL : aquel elemento que en una reacción química va a ganar o compartir
electrones.
Propiedades diferentes a los metales, son malos conductores de calor, de la electricidad, los que son sólidos no presentan dureza tenacidad.
Todos los no metales están ubicados en el bloque “p” y pueden ser sólidos, líquidos u gases a temperatura de ambiente.
SÓLIDOS: C, S, P, Se
LIQUIDOS: bromo
GASES: Oxigeno, Cloro,flour, nitrógeno.
METALOIDES O SEMI METALES
Son aquellos elementos que presentan un doble comportamiento es decir, presentan propiedades de metales, como de no metales, debido a que están ubicados en la frontera entre los metales y no metales
Silicio (Si)
Arsénico (Ar)
Germánico (Gs)
Antimonio (Sb)
MICROCHIPS
GASES NOBLES
Llamados también gases inertes, serie de seis elementos químicos gaseosos que constituyen el grupo 18 (o VIIIA) del sistema periódico. Por orden creciente de masa atómica son: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón
Todos son elementos gaseosos ubicados en la ultima columna de la tabla, presentan la estructura mas estable de toda la naturaleza ( ns2 , np6 ).
Cumplen la regla, porque presentan 8 electrones en su ultima capa, a ecepcion del helio ( regla del octeto).
son inertes. Los cuatro gases nobles más pesados argón, criptón, xenón y
radón. En el año 2000, científicos de la Universidad de Helsinki
(Finlandia) anunciaron la obtención de un compuesto de argón.
II CICLO INGENIERIA INDUSTRAIL
UCV