Periodos de la tabla periodica
Qué es un Periodo?
En la tabla periódica de los elementos, un periodo es cada fila de la
tabla.
El número de niveles energéticos que tiene un atomo
determina el periodo al que pertenece. Cada nivel esta dividido en
distintos subniveles, que conforme aumenta su número atómico se
van llenando en este orden.En física y química, la
configuración electrónica es la manera en la cual los electrones
se estructuran en un atomo, molécula o en otra estructura
física, de acuerdo con el modelo de capas electrónico, en el cual
la función de onda del sistema se expresa como un producto de orbitales
antisimetrizado.Y esta es la razón de la estructura que presenta la
tabla periódica. Puesto que los electrones situados en niveles
mas externos determinan en gran medida las propiedades químicas,
estos tienden a ser similares dentro de un grupo de la tabla
periódica.Dos elementos adyacentes en un grupo tienen propiedades
físicas parecidas, a pesar de la significativa diferencia de masa. Dos
elementos adyacentes en un periodo tienen masa similar, pero propiedades
diferentes.
Familias y Grupos de la tabla periodica:
Un grupo es el número del
último nivel energético que hace referencia a las columnas
allí presentes. Hay 18 grupos en la tabla periódica
estandar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes,
largos. No es coincidencia que muchos de estos grupos correspondan a conocidas
familias de elementos químicos: la tabla periódica se ideó
para ordenar estas familias de una forma coherente y facil de ver.La
explicación moderna delordenamiento en la tabla periódica es que
los elementos de un grupo tienen configuraciones electrónicas similares
en los niveles de energía mas exteriores; y como la
mayoría de las propiedades químicas dependen profundamente de las
interacciones de los electrones que estan colocados en los niveles
mas externos, esto hace que los elementos de un mismo grupo tengan
propiedades físicas y químicas similares.
Metales
Corresponde a los elementos situados a la izquierda y centro de la Tabla
Periódica (Grupos 1 (excepto hidrógeno) al 12, y en los
siguientes se sigue una línea quebrada que, aproximadamente, pasa por
encima de Aluminio (Grupo 13), Germanio (Grupo 14), Antimonio (Grupo 15) y
Polonio (Grupo 16) de forma que al descender aumenta en estos grupos el
caracter metalico). Un elemento es metal cuando tiene tendencia a
desprenderse de los electrones de su última capa o capa de valencia (formando
cationes); tienen pocos electrones en la última capa, bajo potencial de
ionización, baja afinidad electrónica, baja electronegatividad,
son reductores, forman cationes, los óxidos e hidróxidos son
basicos o anfóteros (para un mismo estado de oxidación
según se desciende en un grupo aumenta el caracter
metalico: aumenta la basicidad de los óxidos); aunque
según se desciende en cada grupo, los números de oxidación
altos producen óxidos cada vez mas acidos. Son
sólidos, salvo excepciones. Se caracterizan por poseer enlace
metalico. Por todo ello son buenos conductores del calor, electricidad,
son dúctiles, maleables, etc.,.Se utilizan con finesestructurales,
fabricación de recipientes, conducción del calor y la electricidad.Muchos
de los iones metalicos cumplen funciones biológicas importantes:
hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, cobre, manganeso, cinc, cobalto,
molibdeno, cromo, estaño, vanadio, níquel,.
Grupo 1: Litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, francio.
Grupo 2: Berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, radio.
Grupo 3: Escandio, itrio, lantano y lantanidos, actinio y
actínidos
Grupo 4: Titanio, circonio, hafnio, rutherfordio.
Grupo 5: Vanadio, niobio, tantalo, dubnio.
Grupo 6: Cromo, molibdeno, wolframio, seaborgio.
Grupo 7: Manganeso, tecnecio, renio, bohrio.
Grupo 8: Hierro, rutenio, osmio, hassio.
Grupo 9: Cobalto, rodio, iridio, meitnerio.
Grupo 10: Níquel, paladio, platino, ununnilio.
Grupo 11: Cobre, plata, oro, unununio.
Grupo 12: Cinc, cadmio, mercurio, ununbio.
Grupo 13: Aluminio, galio, indio,
talio, ununtrio.
Grupo 14: Estaño, plomo, ununquadio.
Grupo 15: Bismuto, ununpentio.
Grupo 16: Polonio, ununhexio.
Metales alcalinos
Los metales alcalinos corresponden al Grupo 1 de la Tabla Periódica
(anteriormente grupo I A), son metales muy reactivos, se oxidan con facilidad
por lo que no se encuentran libres en la naturaleza. El nombre proviene de sus
propiedades basicas (alcalinas). Constituyen el 4,8% de la corteza
terrestre, incluyendo capa acuosa y atmósfera. El sodio y el potasio son
los mas abundantes; el resto es raro.Su configuración
electrónica muestra un electrón en su capa de valencia (1
electrón s). Son muyelectropositivos: baja energía de
ionización. Por tanto, pierden este electrón facilmente
(número de oxidación +1) y se unen mediante enlace iónico
con otros elementos. Son: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio.En
estado sólido forman redes cúbicas.Como el resto de los metales,
los metales alcalinos son maleables, dúctiles y buenos conductores del calor y la
electricidad. Son blanco-plateados, con puntos de fusión bajos (debido a
las fuerzas de enlace débiles que unen sus atomos) que decrecen
según se desciende en el grupo y blandos, siendo el litio el mas
duro. Presentan efecto fotoeléctrico con radiación de baja
energía, siendo mas facil de ionizar el cesio. La
reactividad aumenta hacia abajo, siendo el cesio y el francio los mas
reactivos del
grupo. El litio se parece bastante mas al magnesio en cuanto a
reactividad que al resto de los alcalinos, debido a que el ion Li+ es muy
pequeño.Los metales alcalinos se recubren rapidamente de una capa
de hidróxido en contacto con el aire y reaccionan violentamente en
contacto con el agua, liberando hidrógeno que debido al calor
desprendido, arde (con rubidio y cesio la reacción es explosiva, ya que
al ser mas densos que el agua, la reacción la producen en el
fondo y el hidrógeno formado arde produciendo una onda de choque que
puede romper el recipiente). También reaccionan con el vapor de agua del aire o con la
humedad de la piel. Deben guardarse en líquidos apolares anhidros.Son
reductores poderosos, sus óxidos son basicos así como sus
hidróxidos. Reaccionan directamente con loshalógenos, el
hidrógeno, el azufre y el fósforo originando los haluros, hidruros,
sulfuros y fosfuros correspondientes. Con el amoníaco líquido dan
soluciones de color azul en las que hay electrones libres ocupando cavidades
formadas por moléculas de amoníaco; estas soluciones se emplean
para reducir compuestos organicos; parece que en estas soluciones
existen especies M-1. Según aumenta la concentración de metal, la
solución toma color bronce y empieza a conducir la electricidad.Casi
todas las sales son solubles en agua, siendo menos solubles las de litio.Se
emplean como refrigerantes líquidos en centrales nucleares (litio,
sodio, potasio) y como conductores de corriente dentro de un revestimiento
plastico.Sus compuestos tienen un gran número de aplicaciones.
Metaloides
El término metaloide significa 'parecido a un metal' y sirve
para agrupar elementos que tienen algunas propiedades de metales y no metales.
Los metaloides son elementos que se encuentran en la línea que separa metales y no
metales. Esta línea pasa entre el boro y aluminio y acaba entre el
polonio y el astato. El aluminio se considera otro metal. El resto de los
elementos vecinos a esta línea tienen características intermedias
metal-no metal. Los mas claros son los cinco que se mencionan a
continuación y que se emplean en la fabricación de dispositivos
de estado sólido en ordenadores y calculadoras (son semiconductores:
pueden conducir la corriente en determinadas condiciones).
Grupo 14: Silicio, germanio.
Grupo 15: Arsénico, antimonio.
Grupo 16: Teluro.
NoMetales
Los no metales son los elementos situados por encima de la línea
quebrada de los grupos 13 a 17 de la Tabla Periódica y el
hidrógeno.Tienen muchos electrones en su capa externa; tiene elevado
potencial de ionización, elevada afinidad electrónica, son
electronegativos, son oxidantes, forman aniones y los óxidos e
hidróxidos son acidos. Tienen en común ser malos
conductores de la electricidad y del
calor. Al contrario de los metales, son muy fragiles y no pueden
estirarse en hilos ni en laminas. Se encuentran en los tres estados de
la materia a temperatura ambiente: son gases (como
el oxígeno), líquidos (bromo) y sólidos (como el carbono). No tienen brillo
metalico y no reflejan la luz. Suelen presentar enlace covalente. Los
números de oxidación suelen ser negativos: ±4, -3, -2, -1;
para el hidrógeno ±1.Muchos no metales se encuentran en todos los
seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno,
fósforo y azufre en cantidades importantes.
Otros son oligoelementos: flúor, silicio, arsénico, yodo,
cloro,
Grupo 1: Hidrógeno
Grupo 13: Boro
Grupo 14: Carbono
Grupo 15: Nitrógeno, fósforo
Grupo 16: Oxígeno, azufre, selenio.
Grupo 17: Flúor, cloro, bromo, yodo, astato.
Tierras raras o elementos de transición interna
Los treinta elementos denominados tierras raras constituyen las series de los
lantanidos y actínidos. Uno de los lantanidos (Prometio) y
casi todos los actínidos se denominan transuranidos, ya que no
existen de forma natural, son sintéticos. Todos estos metales pertenecen
al grupo 3 de la Tabla Periódicay a los períodos 6 y 7. Todos
tienen 3 electrones en su capa mas externa (2 electrones s de la
última capa y 1 o ninguno d de la penúltima, pasando, en este
último caso, el electrón a orbitales f de la
antepenúltima) y completan los orbitales f de la antepenúltima
capa: 4f (lantanidos) y 5f (actínidos).
Grupo 3:
Lantanidos: Lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario,
europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio,
lutecio.Son elementos cuya proporción en la corteza terrestre es del
orden del 0,02% en peso (el prometio es artificial). Debido a que la
mayoría de las propiedades son parecidas y se encuentran en los mismos
minerales son difíciles de separar.Son elementos del periodo 6 que llenan orbitales 4f
teniendo las capas 5 y 6 incompletas. Como
se trata de una capa interna las diferencias de unos a otros son
mínimas: su separación sólo se ha logrado con el
desarrollo de las técnicas de intercambio iónico, utilizando la
propiedad que tienen de formar complejos aniónicos. Los metales se
obtienen metalotérmicamente con sodio, calcio, magnesio o lantano en
atmósfera inerte a partir de los eluidos o de otros compuestos. La
electrólisis de una mezcla fundida de cloruros de lantanidos
anhídros conduce a la aleación mischmetal.Son metales de brillo
argentífero que se oxidan rapidamente al aire y son bastante
reactivos. El estado de oxidación que adoptan todos en sus combinaciones
es +3; ademas, en el caso de samario, europio, tulio e iterbio pueden
adoptar +2, y en el caso de cerio, praseodimio,neodimio, terbio y disprosio +4.
Se disuelven en agua y en acidos con desprendimiento de
hidrógeno; reaccionan facilmente con hidrógeno, (formando
fases sólidas negras en las que por cada atomo de
lantanido hay 2-3 de hidrógeno), cloro (formando el tricloruro),
oxígeno (formando el trióxido) y nitrógeno (formando
mononitruro con estructura cristalina tipo cloruro de sodio). La basicidad de
los hidróxidos disminuye al aumentar el número atómico.Se
utilizan como catalizadores en el craqueo del petróleo, como material
luminoso en los televisores en color, lamparas de mercurio, etc.
Actínidos: Actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio, plutonio,
americio, curio, berkelio, californio, einsteinio, fermio, mendelevio, nobelio,
lawrencio.
Hasta 1940 sólo se conocían torio, protactinio y uranio que se
situaban en los grupos 4, 5 y 6 del
Sistema Periódico. Al sintetizarse en 1944 el neptunio y el plutonio se
comprendió que eran miembros de un grupo analogo al de los
lantanidos. Son elementos del periodo 7 que llenan orbitales 5f teniendo
las capas 6 y 7 incompletas, por lo que sus propiedades químicas son muy
parecidas entre sí y a las de los lantanidos, salvo que presentan
mayor número de estados de oxidación, pues los electrones 5f
estan mas alejados del núcleo. Son raros, excepto torio y
uranio. Sólo se encuentran en la naturaleza actinio, torio, protactinio,
uranio, neptunio, plutonio y americio en los minerales de uranio como miembros de las
series de desintegración. El torio, ademas, se encuentra junto a
los lantanidos en las arenasmonacíticas.Son metales blanco
plateados, reactivos que se oxidan rapidamente en contacto con el aire.
Reaccionan con el agua y los acidos desprendiendo hidrógeno.
También lo hacen facilmente con el hidrógeno, cloro,
oxígeno y nitrógeno presentado diferentes estados de
oxidación, aunque +3 es común a todos ellos. La basicidad de los
trihidróxidos disminuye al aumentar el número
atómico.Todos son radiactivos, aunque los primeros miembros del grupo tienen
períodos de semidesintegración bastante grandes.
Halógenos
Los halógenos son los cinco elementos no metalicos que se
encuentran en el Grupo 17 de la Tabla Periódica: flúor, cloro,
bromo, iodo, astato y ununseptio. El término 'halógeno'
significa 'formador de sales' y a los compuestos que contienen
halógenos con metales se les denomina 'sales'.No se encuentran
libres en la naturaleza, pero si, mayoritariamente, en forma de haluros
alcalinos y alcalinotérreos. El astato es muy raro, ya que es producto
intermedio de las series de desintegración radiactiva.Aunque su
electronegatividad es elevada, el caracter metalico aumenta
según lo hace el número atómico, así, el yodo tiene
brillo metalico.Se presentan en moléculas diatómicas cuyos
atomos se mantienen unidos por enlace covalente simple y la fortaleza
del enlace disminuye al aumentar el número atómico.A temperatura
ambiente, los halógenos se encuentran en los tres estados de la materia:
Sólido- Iodo, Astato
Líquido- Bromo
Gas- Flúor, Cloro
Los halógenos tienen 7 electrones en su capa mas externa, lo que
les da un número de oxidación de-1 y son enormemente reactivos
(oxidantes), disminuyendo la reactividad según aumenta el número
atómico. Excepto el flúor, presentan también los estados
de oxidación +1, +3, +5, +7. El flúor es el elemento mas
reactivo y mas electronegativo del Sistema Periódico.Reaccionan
con el oxígeno, formando óxidos inestables; esta reactividad
disminuye al aumentar el número atómico. Excepto el flúor
que la oxida, se disuelven en agua y reaccionan parcialmente con ella.
Reaccionan con el hidrógeno para formar haluros de hidrógeno, que
se disuelven en agua, formando disoluciones acidas (acidos
hidracidos); el acido mas fuerte es el HI. Reaccionan con
casi todos los metales formando haluros metalicos, casi todos ellos
iónicos.En estado elemental se usa solamente el cloro en el
tratamiento de aguas. Los compuestos de estos elementos son muy importantes y
útiles.Debido a su poder oxidante, todos los halógenos son
tóxicos. Algunas combinaciones halogenadas (fluoruros, cloratos y bromatos)
son muy venenosos.El flúor, el cloro y el yodo son oligoelementos
importantes para los seres vivos.
Metales Alcalinotérreos
Son los elementos metalicos del
grupo 2 (antiguo IIA) de la Tabla Periódica.
El nombre del grupo proviene de la situación entre los metales alcalinos
y los elementos térreos y del hecho de que sus 'tierras'
(nombre antiguo para los óxidos de calcio, estroncio y bario) son
basicos (alcalis). Son: berilio, magnesio, calcio, estroncio,
bario y radio. Constituyen algo mas del
4% de la corteza terrestre (sobre todo calcio y magnesio), pero sonbastante
reactivos y no se encuentran libres. El radio es muy raro.Se obtienen por
electrólisis de sus haluros fundidos o por reducción de sus
óxidos.Son metales ligeros con colores que van desde el gris al blanco,
con dureza variable (el berilio es muy duro y quebradizo y el estroncio es muy
maleable). Son mas duros que los alcalinos.Su configuración
electrónica presenta dos electrones de valencia (2 electrones s). Tienen
todos el número de oxidación +2 y son muy reactivos, aumentando
la reactividad al descender en el grupo. Se oxidan superficialmente con
rapidez. Son buenos reductores. Sus propiedades son intermedias a las de los
grupos entre los que se encuentran: sus óxidos son basicos (aumentando
la basicidad según aumenta el número atómico) y sus
hidróxidos (excepto el de berilio que es anfótero) son bases
fuertes como los de los alcalinos, pero otras
propiedades son parecidas a las del
grupo de los térreos. Al aire húmedo y en agua forman
hidróxido (desprendiendo hidrógeno), en algunos casos sólo
superficial que impide el posterior ataque o lo hacen mas lento (berilio
y magnesio). Reaccionan directamente con halógenos, hidrógeno (no
berilio o magnesio), oxígeno, carbono, azufre, selenio y teluro, formando,
excepto el berilio, compuestos mayoritariamente iónicos. Reducen los
iones H+ a hidrógeno, pero ni berilio ni magnesio se disuelven
acido nítrico debido a la formación de una capa de
óxido.Todos los compuestos suelen ser menos solubles en agua que los del
grupo 1.Se emplean en la tecnología nuclear (berilio) y en aleaciones
debaja densidad, elevada solidez y estabilidad frente a la corrosión
(berilio, magnesio).El berilio y el bario son venenosos, mientras que el
magnesio y el calcio son oligoelementos fundamentales de los seres vivos.
Metales de Transición
Los 40 elementos de los grupos 3 al 12 de la parte central de la Tabla
Periódica se denominan metales de transición debido a su
caracter intermedio o de transición entre los metales de la
izquierda (mas electropositivos, alcalinos y alcalinotérreos) y
los elementos de la derecha (mas electronegativos, formadores de
acidos). Llenan orbitales d de la penúltima capa; estos
electrones d son los responsables principales de sus propiedades:Como el resto de los metales, son dúctiles y
maleables, conductores del
calor y de la electricidad. Son mas duros, mas quebradizos y
tienen mayores puntos de fusión y ebullición y mayor calor de
vaporización que los metales que no son de este grupo. Sus iones y
compuestos suelen ser coloreados. Forman iones complejos. Muchos son buenos
catalizadores de muchas reacciones.La propiedad mas diferente es que sus
electrones de valencia,
es decir, los que utilizan para combinarse con otros elementos, se encuentran
en mas de una capa, la última y la penúltima, que
estan muy próximas. Esta es la razón por la que muestran
varios estados de oxidación y éstos son variables. El
caracter no metalico y la capacidad de formación de
enlaces covalentes aumenta según lo hace el número de oxidación
del metal:
para compuestos de los mismos elementos en diferentes proporciones, es
mas iónicoaquel queque tiene el metal en su estado de
oxidación inferior. Por lo mismo, los óxidos e hidróxidos
en los estados de oxidación superiores son mas acidos que
los mismos compuestos con estados de oxidación inferiores del mismo
elemento, mientras que los compuestos con números de oxidación
intermedios son anfóteros.Hay tres elementos que destacan: el hierro,
cobalto y níquel, con interesantes propiedades magnéticas (son
ferromagnéticos), que corresponden a elementos cabecera de los grupos 8,
9 y 10, que antiguamente constituían el grupo VIII que se
subdividía en tres tríadas verticales.
Grupo 3: Escandio, itrio, lantano y lantanidos, actinio y
actínidos. Con tres electrones de valencia
(2 electrones s de la última capa y 1 electrón d de la capa
penúltima) se parecen a los del
grupo 13, aunque son menos nobles, caracter que disminuye al aumentar el
número atómico. En gran parecido entre los elementos del grupo hace
difícil su analisis. Presentan el estado de oxidación +3.
Sus óxidos reaccionan con el agua formando hidróxidos, cuya
fortaleza aumenta con el número atómico, siendo mas
fuertes que los hidróxidos del grupo 2.El único de importancia
económica es el itrio.(Ver lantanidos y actínidos)
Grupo 4: Titanio, circonio, hafnio, rutherfordio.Con cuatro electrones de
valencia (2 electrones s de la última capa y 2 d de la
penúltima), sus propiedades son parecidas a las del grupo 3, excepto que
el número de oxidación que presentan es +4. Otros estados de
oxidación son +3 y +2, aunque la estabilidad de los compuestos con estos
estados deoxidación disminuye al bajar en el grupo.La existencia de los
lantanidos hace que el hafnio tenga una carga nuclear suficientemente grande
como para atraer los electrones de tal forma que su tamaño (radio
atómico e iónico) es semejante al del circonio: son los elementos
mas parecidos dentro de un grupo del sistema periódico, lo que
hace difícil su separación. Esto no ocurre con titanio y
circonio.Tienen alto punto de fusión y ebullición.Son menos
nobles que los elementos del
grupo 14, aunque no lo parece a temperatura ambiente, pues se recubren de una
capa de óxido que los protege, de forma que sólo reaccionan con
los no metales a altas temperaturas. El caracter basico de los
dióxidos crece según aumenta el número atómico,
siendo acido el TiO2.Sólo titanio y circonio tienen
interés económico.
Grupo 5: Vanadio, niobio, tantalo, dubnio.Tienen cinco electrones de valencia (2
electrones s de la última capa y 3 electrones d en la penúltima).
El estado de oxidación predominante es +5, cuya estabilidad aumenta
según lo hace le número atómico, en combinaciones de
caracter acido. La diferencia de tamaño (radio
atómico e iónico) entre niobio y tantalo es pequeña
debido a la existencia de los lantanidos por lo que sus propiedades son
muy parecidas, aunque no tanto como
ocurre en el grupo 4 y se encuentran en los mismos minerales. El vanadio es
diferente y sus compuestos se diferencian de los compuestos de los otros
dos.Son poco nobles, aunque el recubrimiento por una capa superficial de
óxido provoca una inercia química superada a altas
temperaturas.Sólo forman complejos solubles con acido
fluorhídrico. La fusión de sus óxidos con
hidróxidos alcalinos produce vanadatos, niobatos y tantalatos.
Grupo 6: Cromo, molibdeno, wolframio, seaborgio.Poseen 6 electrones de valencia (2
electrones s de la última capa y 4 electrones d de la penúltima).
El maximo estado de oxidación que presentan es +6, aunque la estabilidad
de este estado crece con el número atómico. Con los
números de oxidación mas pequeños la estabilidad
aumenta en sentido contrario. Como en los dos grupos anteriores, el parecido
entre molibdeno y wolframio es mayor que con el cromo.Estos elementos muestran
los puntos de fusión mas altos, la presión de vapor
mas baja y el coeficiente de dilatación térmica mas
bajo del sistema periódico.Son poco nobles, pero se recubren de una capa
de óxido a temperatura ambiente que los protege del posterior ataque y
los hace bastante inertes químicamente. Son estables frente a las bases
y los acidos débilmente oxidantes. Con los hidróxidos
alcalinos fundidos dan lugar a cromatos, molibdatos y wolframatos. Tienen gran
importancia sus aleaciones con el hierro para la fabricación de
herramientas. La mayoría de las combinaciones de los elementos son
coloreadas, por lo que encuentran aplicación como pigmentos. Los carburos son muy duros y
se emplean como abrasivos y los sulfuros tienen
una estructura en capas que los hace útiles como lubricantes térmicamente
estables.
Grupo 7: Manganeso, tecnecio, renio, bohrio.El tecnecio y bohrio son
artificiales. Poseen siete electrones de valencia (2electrones s en la
última capa y 5 electrones d en la penúltima). El maximo
estado de oxidación que presentan es +7, cuya estabilidad aumenta
según lo hace el número atómico. Con los números de
oxidación mas pequeños la estabilidad aumenta en sentido
contrario. Aunque es menos acusada, en este caso también se nota la
inclusión de los lantanidos en el parecido de tecnecio y renio:
tamaño de radio atómico e iónico y propiedades, siendo el
manganeso mas diferente.Son atacados lentamente por el oxígeno a
temperatura ambiente, pero rapidamente a temperaturas elevadas.Los
elementos de este grupo se parecen a los del grupo 6 y 8 y se encuentran juntos
en los mismos minerales.Se emplean en aleaciones con otros metales.
Grupos 8, 9 y 10:
Grupo 8: Hierro, rutenio(*), osmio(*), hassio.Poseen 8 electrones de valencia: 2
electrones s de la última capa y 6 electrones d de la penúltima.
Grupo 9: Cobalto, rodio(*), iridio(*), meitnerio.Poseen 9 electrones de valencia: 2
electrones s de la última capa y 7 electrones d de la penúltima.
Grupo 10: Níquel, paladio(*), platino(*), ununnilio.Poseen 10 electrones
de valencia:
2 electrones s de la última capa y 8 electrones d de la
penúltima.
- En estos tres grupos (antiguo grupo VIII, dividido en tres subgrupos) se
puede distinguir entre los tres elementos cabecera: hierro, cobalto y
níquel y los seis restantes (los tres últimos son artificiales y
no se consideran):
Los metales hierro, cobalto y níquel tienen mas semejanzas entre
sí que con los del resto del grupo al que pertenecen.El hierro es el
masabundante. El estado de oxidación maximo que se alcanza
es +6 (hierro) que es menor que el número de electrones de valencia o número del grupo y según aumenta el
número atómico disminuye la estabilidad de los números de
oxidación altos: el níquel presenta predominantemente el estado
de oxidación +2.Son estables a temperatura ambiente. Forman complejos
facilmente, todos ellos coloreados.Son ferromagnéticos, tienen
elevada densidad y altos puntos de fusión y ebullición.Se emplean
en aleaciones, colorantes, recubrimientos.
En los grupos 8, 9, 10 se puede distinguir entre los tres primeros elementos
(hierro, cobalto y níquel) y los seis últimos que se denominan
subgrupo del platino:- Grupo 8: Rutenio, osmio- Grupo 9: Rodio, iridio.- Grupo
10: Paladio, platino.Dentro de este subgrupo hay dos grupos: a) el de los
metales ligeros de la segunda serie de transición (5º periodo):
rutenio, rodio y paladio de densidad poco mayor de 12 g/cm3. Llenan orbitales d
del cuarto
nivel energético.b) el de los metales pesados de la tercera serie de
transición (6º periodo): osmio, iridio y platino de densidad mayor
de 21 g/cm3. Llenan orbitales d del
quinto nivel energético.
Fueron descubiertos en las minas de metales preciosos de Colombia durante el siglo XVIII, como materiales que
interferían en la obtención de oro y plata. Son bastante raros,
siendo el platino el mas abundante. Se encuentran en yacimientos
primarios: sulfuros (normalmente) junto a hierro, cobre, níquel y cromo,
y en yacimientos secundarios (placeres) originados por la meteorización
delos primarios, en los que se encuentran nativos, dada su elevada densidad, lo
que provoca una deposición conjunta.
A pesar de la diferencia en las estructuras electrónicas (orbitales d),
los elementos son bastante semejantes entre sí: los electrones d parecen
influir poco en sus propiedades. El estado de maxima oxidación
corresponde al rutenio y osmio (+8), mientras que el paladio es
predominantemente divalente.Todos ellos constituyen, junto con oro y plata, el
grupo de metales nobles o preciosos: son bastante inertes y resistentes a la
corrosión. El caracter noble aumenta desde el rutenio al platino.
Forman complejos facilmente. Sus hidróxidos son acidos,
basicos o anfóteros. Los elementos pesados no son atacados por
los acidos minerales y sólo parcialmente por los oxidantes, pero
se disuelven con facilidad en fundidos alcalinos oxidantes.Son duros.
Se emplean en aleaciones duras, estables a la corrosión, catalizadores,
conductores, materiales resistentes a la fricción, prótesis
dentarias y joyería.
Grupo 11: Cobre, plata, oro, unununio.Son todos metales nobles de alto punto de
fusión, que se encuentran nativos (excepto el último que es
artificial) y formando combinaciones bastante insolubles; tienen gran tendencia
a la formación de complejos. La reactividad disminuye con el aumento del número
atómico.
Grupo 12: Cinc, cadmio, mercurio, ununbio.El último es artificial.
Debido a su configuración electrónica bastante estable son
mas nobles que los elementos del grupo
2, aumentando este caracter según crece el número
atómico, puntosde fusión y ebullición mas bajos,
mayor caracter covalente en los enlaces y compuestos mas
insolubles y mayor tendencia a la formación de complejos que los del grupo 2. El cinc y
el cadmio se parecen mucho mas que el mercurio.
Otros Metales
Los ocho elementos clasificados como
'otros metales' se sitúan en los grupos 13, 14, 15 y 16. Son
dúctiles y maleables como los metales de
transición, pero se diferencian de ellos en que no presentan estados de
oxidación variables y sus electrones de valencia se encuentran sólo
en su capa mas externa. Todos son sólidos, con una densidad
relativamente alta y son opacos. Los números de oxidación que
presentan son +1 y +3 (grupo 13), +2 y +4 (grupo 14), +3 y +5 (grupo 15) y +4 y
+6 (grupo 16). El caracter no metalico y la capacidad de formación
de enlaces covalentes aumenta según lo hace el número de
oxidación del metal: los óxidos
e hidróxidos en los estados de oxidación superiores son
mas acidos que los mismos compuestos de estados de
oxidación inferiores del
mismo elemento, mientras que los compuestos con números de
oxidación intermedios son anfóteros.
Grupo 13: Aluminio, galio, indio,
talio, ununtrio.
Grupo 14: Estaño, plomo, ununquadio.
Grupo 15: Bismuto, ununpentio.
Grupo 16: Polonio, ununhexio.
Gases Nobles
Los gases nobles se encuentra en el grupo 0 o 18 de la Tabla Periódica.
Los elementos son: helio, neón, argón, criptón,
xenón, radón y ununoctio. Estos elemento se consideraron inertes
hasta 1962, debido a que su estado de oxidación es 0, teniendo 8
electrones en su últimacapa (2 electrones s y 6 electrones p), lo que
les impide formar compuestos facilmente. Tienen una energía de
ionización muy alta, por lo que son muy estables. Debido a esto, fueron
descubiertos muy tarde: Cavendish en 1785 aisló el primero, a partir del aire, aunque no fue
capaz de identificarlo. En 1868 Jannsen descubre el helio y, a partir de 1894,
Ramsay, Travers y Rayleigh aíslan e identifican los gases nobles,
excepto radón, que fue descubierto por Dorn en 1898 y aislado por Ramsay
y Gray en 1908.El helio es el segundo elemento mas abundante del
Universo. En la atmósfera hay un 1% de gases nobles (fundamentalmente
argón (0,94%)).Se obtienen por licuación fraccionada de aire. El
helio a partir de pozos de gas natural.
Todos son gases incoloros, inodoros e insípidos, solubles en agua.
Tienen puntos de fusión muy bajos ya que las únicas fuerzas
existentes entre los atomos en estado líquido y sólido son
las de London. Excepto el helio, que lo hace en el sistema hexagonal,
cristalizan en el sistema cúbico. Poco diferentes desde el punto de
vista químico. En 1962 se informó de la formación del
XePtF6. Posteriormente se han obtenido compuestos de criptón,
xenón y radón con flúor, cloro, oxígeno y nitrógeno,
así como compuestos físicos (clatratos): disoluciones sólidas
en las que ciertos atomos o moléculas estan atrapados en
los espacios de un retículo cristalino.Su uso principal esta en
iluminación: tubos de descarga (helio da color marfil, neón rojo,
argón azul rojizo, criptón azul verdoso y xenón violeta);
bombillas incandescentes(criptón y xenón, que impiden la
difusión térmica del metal del filamento y aumentan la
temperatura de trabajo y el rendimiento luminoso). Otros usos son la
creación de atmósferas inertes en soldadura y corte
(argón), relleno de globos (helio), gases de inmersión (helio),
refrigerantes para bajas temperaturas y superconductividad (helio,
neón).
Elementos nitrogenoides
Forman el grupo 15 (antiguo VA) de la Tabla Periódica. Son:
nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, bismuto y
ununpentio. Constituyen el 0,33% de la corteza terrestre (incluyendo agua y
atmósfera). A veces se presentan nativos. Los minerales son
óxidos o sulfuros. Se obtienen por reducción de los óxidos
con carbono o por tostación y reducción de los sulfuros.La
configuración electrónica muestra que poseen cinco electrones de
valencia (2 electrones s y 3 electrones p), sin embargo, las propiedades
difieren del primero al último.Las propiedades metalicas se
incrementan desde el nitrógeno al bismuto de forma que el
nitrógeno es no metal, gas diatómico, las modificaciones negra
del fósforo y gris de arsénico y antimonio presentan algunas
propiedades metalicas y el bismuto es un metal pesado. Esto se traduce
en una disminución de los puntos de fusión a partir del
arsénico, pues disminuye el caracter covalente de los enlaces y
aumenta el caracter metalico. La semiocupación de los
orbitales p se traduce en un potencial de ionización alto, ya que es una
estructura electrónica relativamente estable.Frente a los
electropositivos (hidrógeno y metales) presentan estado
deoxidación -3, aunque disminuye la estabilidad de los compuestos
según crece el número atómico, y frente a los
electronegativos (oxígeno, azufre y halógenos) +3 y +5,
aumentando la estabilidad de los compuestos con el número
atómico.
Al crecer el número atómico predomina el estado +3.No reaccionan
con el agua o con los acidos no oxidantes; salvo el nitrógeno,
todos reaccionan con acidos oxidantes. Con el oxígeno se forman
los óxidos con número de oxidación +3 y +5, excepto el
nitrógeno que forma todos los comprendidos entre +1 y +5, aunque
principalmente, +1, +2, +4. La acidez de los hidróxidos X(OH)3 disminuye
según aumenta el número atómico, siendo el Bi(OH)3
basico. En estado pentavalente todas las combinaciones oxigenadas son
acidas, disminuyendo su fuerza según aumenta el número
atómico.En estado elemental el nitrógeno se emplea como gas
inerte en soldadura y conservación, el arsénico y antimonio como
semiconductores, el fósforo en pirotecnia. Los compuestos de
nitrógeno y fósforo son importantísimos y se emplean en
abonos, detergentes, etc.El fósforo, arsénico y antimonio y sus
combinaciones son tóxicos.
Elementos calcógenos o anfígenos
Forman el grupo 16 (antiguo VIA) de la Tabla Periódica. Son:
oxígeno, azufre, selenio, teluro, polonio y ununhexio.El nombre
calcógeno proviene del griego y significa formador de minerales: una
gran parte de los constituyentes de la corteza son óxidos o sulfuros. El
término anfígeno fue asignado por Berzelius y significa formador
de acidos y bases.El oxígeno es el elemento mas abundante
de la tierra(50,5% en peso de la corteza). Los demas son menos
frecuentes.El polonio es muy raro, siendo un producto intermedio de
pequeño período de semidesintegración en las series de
desintegración, su porcentaje es de 2,1x10-14. Los minerales son
óxidos, sulfuros y sulfatos y también se encuentran en estado
nativo.El oxígeno se extrae del aire y el resto por reducción de
los óxidos o nativos. El selenio y teluro se obtienen como subproductos
de los barros de las camaras de plomo o de los barros anódicos.
El polonio se obtiene bombardeando bismuto con neutrones.La
configuración electrónica presenta seis electrones de valencia: 2
electrones s y 4 electrones p. Al crecer el número atómico
disminuye la tendencia de los electrones a participar en la formación de
enlaces. Los estados de oxidación mas usuales son -2, +2, +4 y
+6, los dos últimos debido a la presencia de orbitales d a partir del
azufre.El oxígeno y azufre son no metales, mientras que el
caracter metalico aumenta del selenio al polonio. El
oxígeno es un gas diatómico y el polonio un metal pesado.
Presentan modificaciones, excepto polonio, algunas de selenio y teluro son
metalicas.La estabilidad de las combinaciones analogas con
elementos electropositivos disminuye al crecer el número atómico.
El caracter acido de los oxoacidos disminuye de la misma
forma; el de los calcogenuros de hidrógeno aumenta al aumentar el
número atómico, siendo todos ellos débiles en
disolución acuosa. No reaccionan con el agua y, salvo el azufre, no
reaccionan con las bases. Excepto el oxígeno, todosreaccionan con el
acido nítrico concentrado. Con el oxígeno forman
dióxidos que en con agua dan lugar a los correspondientes oxoacidos.
Con los metales forman óxidos, sulfuros, seleniuros y telururos, cuya
estabilidad disminuye desde el oxígeno al teluro.El oxígeno es
fundamental en todos los procesos de oxidación (combustiones,
metabolismo de los seres vivos) y es la base de numerosos procesos industriales.El
azufre se emplea como fungicida y en numerosos procesos industriales. El
selenio y teluro se emplean como semiconductores. El polonio no tiene
practicamente utilidad.Las combinaciones hidrogenadas de estos elementos
(excepto el agua) son gases tóxicos de olor desagradable.
Elementos carbonoides
Forman el grupo 14 de la Tabla Periódica. Son: carbono, silicio,
germanio, estaño, plomo y ununquadio.Constituyen mas del 27% en
peso de la corteza, siendo el silicio el que aporta practicamente todo a
ese valor, le sigue el carbono; el germanio es el menos abundante. El silicio
es el responsable de toda la estructura inorganica y el carbono de la
vida organica de la superficie terrestre. Se presentan en estado nativo
carbono, estaño y plomo; aunque los minerales mas corrientes son
los óxidos y sulfuros.Las propiedades físicas y químicas
varían mucho desde el primero (carbono, no metal, forma compuestos
covalentes con los no metales e iónicos con los metales) al
último (plomo, metal): el carbono es muy duro (diamante) y el plomo rayado
con las uñas. El silicio y germanio son metaloides de dureza intermedia.
Al descender en el grupodesciende la fuerza de enlace entre los atomos y
como consecuencia los puntos de fusión y ebullición.Tienen cuatro
electrones de valencia: 2 electrones s y 2 electrones p, por lo que los estados
de oxidación que presentan son +4, +2 y -4: los compuestos con +4 y la
mayoría de los de número de oxidación +2 son covalentes.
El único ion -4 es el carburo.
No reaccionan con el agua. El germanio, estaño y plomo son atacados por
los acidos. Con la excepción del carbono, son atacados por
disoluciones alcalinas desprendiendo hidrógeno. Reaccionan con el
oxígeno. Los óxidos de carbono y silicio son acidos, el
estaño es anfótero (reacciona con acidos y bases calientes)
y lo mismo ocurre con el plomo. Existe una gran tendencia a unirse consigo
mismos, denominada concatenación al formar hidruros; esta tendencia
disminuye al descender en el grupo.Los elementos silicio y el germanio se
emplean en la industria electrónica; el óxido de silicio en la
fabricación de vidrios; el carbono y sus derivados como combustibles y
en la síntesis de productos organicos; el estaño, el plomo
y sus aleaciones son muy útiles.El plomo es tóxico.
Elementos representativos
Se denominan así a los grupos 1, 2, y del 13 al 18, caracterizados por
tener los electrones de la última capa (electrones de valencia) en
orbitales s (grupos 1 y 2) o s y p (grupos 13 al 18). Estos elementos muestran
en general variaciones distintivas y muy regulares de sus propiedades con el
número atómico: el caracter metalico aumenta de
arriba a abajo dentro de cada grupo y de derecha a izquierda encada periodo.
Grupo 1: Hidrógeno, litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, francio.
Grupo 2: Berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, radio.
Grupo 13: Boro, aluminio, galio, indio, talio y ununtrium.
Grupo 14: Carbono, silicio, germanio, estaño, plomo y ununquadio.
Grupo 15: Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, bismuto
y ununpentio.
Grupo 16: Oxígeno, azufre, selenio, teluro, polonio y ununhexio.
Grupo 17: Flúor, cloro, bromo, iodo, astato y ununseptio.
Grupo 18: Helio, neón, argón, criptón, xenón,
radón y ununoctio.
Elementos térreos o grupo del boro.
Lo forman el grupo 13 de la Tabla Periódica. Son: boro, aluminio, galio,
indio, talio y ununtrium. El nombre del grupo térreos deriva de la
arcilla (contiene aluminio) y se encuentra en desuso.Constituyen mas del
7% en peso de la corteza terrestre, sobre todo el aluminio (metal mas
abundante y tercer elemento mas abundante después de
oxígeno y silicio). Indio y talio son muy raros. Son bastante reactivos,
por lo que no se encuentran nativos. La mayoría de sus minerales son
óxidos e hidróxidos y, en el caso de galio, indio y talio, se
encuentran asociados con sulfuros de plomo y cinc.Su configuración
electrónica muestra tres electrones de valencia (2 electrones s y 1
electrón p), por lo que el estado de oxidación que alcanzan es
+3; galio, indio y talio presentan ademas +1, aumentando la tendencia a
formar compuestos con este estado de oxidación hacia abajo. En general,
se parecen a los metales alcalinotérreos, aunque el boro es no metal; el
caracter metalicoaumenta hacia abajo.
Esto se traduce en una gran diferencia de propiedades: el boro es duro (dureza
entre el corindón y el diamante) y el talio es un metal tan blando que
puede arañarse con las uñas.Estos elementos no reaccionan de modo
apreciable con el agua, aunque el aluminio puro si lo hace desprendiendo
hidrógeno, pero forma rapidamente una capa de óxido que
impide la continuación de la reacción; el talio también
reacciona. Los óxidos e hidróxidos del boro son acidos,
los del aluminio y galio son anfóteros y los del indio y talio son
basicos; el TlOH es una base fuerte.
Sólo el boro y el aluminio reaccionan directamente con el
nitrógeno a altas temperaturas, formando nitruros muy duros. Reaccionan
con los halógenos formando halogenuros gaseosos (boro, aluminio, galio e
indio) y sólido (talio). La mayoría de las sales (haluros, nitratos,
sulfatos, acetatos y carbonatos) son solubles en agua.No se disuelven en
amoníaco. Son buenos reductores, especialmente el aluminio
(aluminotermia): se emplea para la obtención de los metales a partir de
sus óxidos, desprendiéndose una gran cantidad de energía
al formarse Al2O3. El boro no conduce la corriente, el aluminio y el indio son
buenos conductores y los otros dos malos.Sus aplicaciones en estado puro son:
boro en industria nuclear,semiconductores (dopado) y aleaciones, aluminio en
aleaciones ligeras y resistentes a la corrosión, galio en
semiconductores (arseniuro de galio), indio en aleaciones y semiconductores,
talio en fotocélulas, vidrios.El talio es muy tóxico.
