(Ciencias de Joseleg)(Química)(Lenguaje químico)(La tabla periódica) (Ejercicios resueltos)(Introducción)(Historia)(Bloques y grupos de la tabla periódica)(Períodos y otras agrupaciones de la tabla periódica)(Propiedades periódicas)(Tendencias de las propiedades periódicas)(Los límites de la tabla periódica)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
Aprender a leer la tabla periódica es vital para que esta sirva realmente como un instrumento de consulta, ya sea para memorizar o identificar un valor o símbolo requerido para resolver un problema de lápiz y papel. En el mercado existen muchos tipos de tabla periódica, pero en esta lección emplearemos la versión de marca Walter, no tanto porque sea la mejor, sino porque más o menos sé dónde están la mayoría de sus errores, y es que hay que tener en cuenta que la mayoría de las tablas periódicas poseen algún tipo de error.
Figura 19. La celda clave nos
indica el significado de los diversos valores que aparecen en la tabla
periódica, así como las convenciones de color.
Figura 20. La tabla periódica Walter.
El cuerpo de esta tabla periódica consta de dos lados, sin
embargo, la mayoría de temas de química general se resolverán por la primera
cara cura celda clave se muestra en la figura anterior. En esta cara
ignoraremos la tabla de funciones
orgánicas que no emplearemos sino hasta el próximo curso en química
orgánica. Enfoquémonos inicialmente en la celda de la clave (Figura 19) que se encuentra en la esquina
superior izquierda. La clave de instrucciones muestra lo que significan varios
de los valores de magnitudes dimensionales, de estos solo los enfocaremos en:
nombre, símbolo, grupo de clasificación, numero atómico, peso atómico, estado
de oxidación, electronegatividad,
y configuración electrónica; al aprender y ubicar estos valores en la tabla se
ahorrará mucho tiempo durante la resolución de los ejercicios de lápiz y papel.
Al observar una celda en la tabla periódica lo que más
sobresale es el símbolo del elemento que está relacionado al nombre, en este
sentido podemos separar las siguientes categorías:
∎Los símbolos que concuerdan con su
nombre en español y que poseen una sola letra mayúscula como el hidrógeno H,
nitrógeno N y boro B.
∎Los que concuerdan con su nombre
en español y están compuestos por dos letras, la primera mayúscula y la segunda
minúscula como en el litio Li y el aluminio Al.
∎Aquellos que no concuerdan con el
nombre en español porque proceden de otros idiomas como en el fósforo P que
proviene del latín phosphorus o el azufre S que proviene del latín sulphur.
∎Del mismo modo hay símbolos que no
concuerdan con el nombre en español compuestos por dos letras, la primera
mayúscula y la segunda minúscula como en el sodio Na que proviene del latín natrum
y el mercurio Hg que proviene del latín hidrargirium.
∎En tablas posteriores a 1990 y
anteriores a 2017 habían elementos con tres letras, la primera mayúscula y las
demás minúsculas como en el
ununoptio Uuo, en la actualidad estos ya no se muestran, ya que estos elementos
desconocidos se han sintetizado en el laboratorio y sus símbolos provisionales
han sido reemplazados por símbolos de dos letras, por ejemplo el ununoptio
ahora se llama oganesón Og, es probable que algunos de ustedes, así como
nosotros en la tengan la tabla anterior a esta actualización, por suerte estos
elementos son poco comunes y nos interesarán poco en química general.
Otro valor que resalta es el número atómico o número Z, este representa las cargas positivas del núcleo, lo que
indica directamente la cantidad de protones, también representa la masa atómica
aportada por los protones y de manera más fundamental, la identidad de un átomo a un elemento,
así todos los elementos con numero atómico (Z=6) serán carbono sin importar su
cantidad de neutrones.
Uno de los valores más consultados en una tabla periódica es
la masa
atómica relativa promedio ponderada para una muestra promedio de la corteza
terrestre o simplemente “aunque incorrectamente”
peso atómico, su símbolo es (Ar) y puede expresarse adimensionalmente.
La unidad Dalton la convierte en la masa atómica absoluta,
pero en unidades relativas, y si convertimos Dalton a lo que vale en masa (valor
conocido como constante de masa atómica) obtenemos la masa absoluta (ma) o real en gramos o kilogramos, dicha
constante vale 1,661x10-24 g.
Recuerde siempre que, aunque en las tablas se refieren a
esto como peso atómico, el nombre correcto es masa atómica relativa promedio, aunque
ambos pueden emplearse indistintamente en el contexto químico. La unidad de
masa atómica o dalton (u) (anteriormente uma) se define como un doceavo de la
masa del carbono-12, esto se debe a que determinar la masa de un elemento más
masivo presenta menos desviaciones que medir la masa de un elemento tan ligero
como el hidrógeno.
Tenga en cuenta que en la clave de datos el “peso atómico”
aparece sin unidades, pero otros valores como la temperatura sí, eso se debe a que existen otras magnitudes
dimensionales que poseen el mismo valor, pero unidades diferentes, la más
importante es la masa molar (M) expresada en (g/mol) y la masa atómica absoluta (ma) expresada en gramos (g).
La electronegatividad representa la capacidad de un núcleo
para atraer electrones, ya sean propios o ajenos, y eso afecta el tamaño de un
átomo, de esta manera átomos muy electronegativos mantienen sus electrones muy
cerca del núcleo, lo cual hace que sean átomos con radios y volúmenes pequeños,
es una de las propiedades más interesantes debido a sus aplicaciones, y sobre
la cual señalaremos reglas para poder determinar sus magnitudes relativas sin
mirar la tabla periódica, su símbolo
es χ pero lo
usaremos como valores adimensionales.
Los estados de oxidación son el mecanismo con el cual
determinamos el poder de enlace de los elementos, lo que anteriormente llamaban
valencia, así como la carga durante el enlace para determinar el poder oxidante
o reductor de un elemento, el problema es que tal como se expresan en la tabla,
están resumidos.
En la tabla podemos ver que el flúor posee un estado de -1,
pero en realidad debe leerse como que se puede encontrar en 0 o en -1. En el
caso del cloro tenemos la expresión ±1, 3, 5, 7, en esta el símbolo (±) solo afecta al valor inmediatamente a la derecha y a
ningún otro, por lo que los posibles estados del cloro deben leerse
como -1, 0, 1, 3, 5, 7. Algo parecido sucede con el nitrógeno que aparece en la tabla como 2, ±3, 4, 5, los cuales
deben leerse como -3, 0, 2, 3, 4, 5.
Tabla
11. A parte de que los estados de
oxidación de la tabla están condensados, hay que tener en cuenta que para el H,
el Cl y el O están incompletos, es conveniente corregir en la Walter
adicionando la expresión ± a estos dos elementos, y el estado de oxidación +4
al cloro.
|
Elemento |
Estados de oxidación de la tabla periódica |
Estados de oxidación reales |
|
F |
-1 |
-1,0 |
|
Cl |
±1,3,5,7* |
-1,0,1,3,4,5,7 |
|
N |
2,±3,4,5 |
-3,0,2,3,4,5 |
|
O |
2* |
-2,0,2 |
|
H |
1* |
-1,0,1 |
|
Fe |
2, 3 |
0,2,3 |
|
Li |
1 |
0,1 |
*Algunos estados de
oxidación relativamente comunes no están dados en las tablas, a parte del
estado 0 que siempre omiten.
Muchas tablas periódicas, como la Walter, nos presentan
incorrectamente al oxígeno y al hidrógeno como de carga simple, sin embargo,
los estados de oxidación de ambos deberían portar el símbolo ±, así que el
oxígeno debe ser ±2 y leerse como -2, 0, 2, mientras que el hidrógeno debería
estar como ±1 y leerse como -1, 0, 1, por tal razón se aconseja que realicen
esta corrección en sus tablas de mano inmediatamente.
Otro carácter a tener en cuenta es el carácter metálico, que no solo hace
referencia a la apariencia, sino a las reacciones, en esquemas como el que se
muestra el carácter metálico se da por la apariencia, un metal es una sustancia
lustrosa con brillo característico a demás transfiere fácilmente electricidad y
calor, mientras que los no metales cuando están sólidos son opacos que no
transfieren luz o calor, mientras que los metaloides poseen propiedades físicas
mixtas.
Sin embargo, muchos metales de transición poseen reacciones
químicas propias de los no metales, existen muchas excepciones, eso se muestra
por el otro lado de la tabla Walter con el código llamado “propiedades ácido
base”, esto nos advierte que metales como el cromo o el manganeso se
comportaran como no metales, los cuales poseen tendencias ácidas, mientras que
los metales poseen tendencias básicas. A estos metales que se comportan como no
metales en ciertas circunstancias los llamamos anfóteros.
Una propiedad que emplearemos especialmente al final de este curso es la configuración electrónica cuántica que nos ayudará a inferir como se organizan los electrones en capas y a predecir la geometría de muchas moléculas. Por cierto, la configuración del carbono en la tabla Walter tiene un 2 de más, pero eso lo corregiremos después cuando sepamos de donde vienen esos números.
Figura 21. Comenzando por la primera fila de arriba hacia abajo:
Nomenclatura CAS para los grupos representativos de la tabla periódica; modelo
del átomo cúbico de Lewis para la configuración de los electrones de valencia;
elementos del segundo periodo; y elementos del tercer periodo.
Sin embargo, existe una configuración electrónica más
simple, y de mayor utilidad, y es la configuración electrónica de Lewis, que
puede predecirse empleando la numeración CAS “código azul en romano sobre cada una de las
columnas en la tabla Walter”, el valor del número romano representa
la cantidad de electrones en la capa de valencia de un átomo del elemento, por
lo que para el litio y toda su columna (IA) implica que solo poseen un electrón
de valencia.
A medida que nos movemos a la derecha los electrones
aumentan de uno en una. Elementos del grupo IIA tendrán dos electrones de
valencia, los del IIIA tendrán 3 electrones de valencia y así sucesivamente, la
clave aquí es que esto solo funciona para los elementos del bloque s y p., o lo que es lo mismo,
no podemos emplear la numeración CAS para inferior los electrones de valencia
de Lewis para los elementos de metales de transición y tierras raras
Existen otras propiedades periódicas, pero varias de ellas
como los radios atómicos,
volúmenes atómicos y potenciales de ionización se infieren a través de la
electronegatividad, además solo serán importantes en la siguiente sección
cuando analicemos las tendencias
periódicas.
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