miércoles, 12 de septiembre de 2012

RESUMEN SEMANA 2


PERIODICIDAD QUIMICA
La química se dedica al estudio de los elementos y sus compuestos. En la actualidad se conocen más de 100 elementos cuyas combinaciones entre sí forman miles de compuestos diferentes, pero su estudio sería sumamente complicado y tendría un conjunto de hechos separados si no fuera porque los científicos han descubierto muchas semejanzas que se repitan de manera regular en el comportamiento de los diferentes elementos químicos, y por que han desarrollado diversas teorías que tratan de explicarlas, esto permite comprender no solo el comportamiento químico de los elementos, si no también de los innumerables compuestos que forman.
Al observar semejanzas físicas y químicas entre los elementos conocidos, fue necesario encontrar un sistema que permitiera ordenarlos y agruparlos. Entre los sistemas de clasificación que se han propuesto, debe mencionarse el de Mendeleiev, quien señaló que las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos.
Esta tabla periódica conste de 7 periodos (arreglo horizontal) y 18 columnas llamadas grupos (arreglo vertical), que están subdivididos en subgrupos A y B.
Años más tarde, Werner modificó la clasificación de Mendeleiev, separando los subgrupos A y B. La “tabla larga” de Werner es una de las que más se utilizan actualmente, con algunas adaptaciones, y coincide con las configuraciones electrónicas de los elementos.
Este sistema periódico se rige por la ley periódica de Moseley: las propiedades de los elementos son función periódica de sus números atómicos.
Moseley demostró experimentalmente que en el átomo existe una cantidad fundamental que varía en forma escalonada de un elemento a otro y que fue llamada “número atómico”.+
HISTORIA DEL SISTEMA PERIODICO
Triadas de Dobereiner
A principios del Siglo XIX, Dalton propuso su teoría atómica, y años más tarde, Proust formuló que las masas atómicas de los elementos son múltiplos de la masa del hidrógeno. Una consecuencia de estos hechos fue el descubrimiento de un gran número de elementos. A medida que el número de elementos conocidos aumenta se observaron semejanzas físicas y químicas entre ellos y fue necesario encontrar un sistema que permitiera ordenarlos y agrupar aquellos que tuvieran un comportamiento similar.
La primera clasificación basada en las propiedades atómicas fue propuesta por Dobereiner, quien en 1817 informó que existía cierta relación entre los pesos atómicos de los elementos químicamente análogos cuando se agrupan en tríadas, es decir, en grupos de tres, y presentan dos situaciones.
1.- Sus pesos atómicos son casi idénticos
2.- El peso del elemento central tiene un valor muy cercano al promedio de los otros dos.
Desarrollo de la tabla periódica moderna
Aunque algunos elementos como el oro, plata, estaño, cobre, plomo y mercurio ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento científico de un elemento ocurrió en 1669 cuando Henning Brand descubrió el fósforo.
Un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus propiedades. Durante las siguientes 2 centurias, se fue adquiriendo un gran conocimiento sobre estas propiedades así como descubriendo muchos nuevos elementos. 
El concepto actual de elemento químico según la idea expresada por Boyle en su famosa obra The Sceptical Chymist, “ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos”, desarrollado posteriormente por Lavoisier en su obra Tratado elemental de Química, condujo a diferenciar en primer lugar qué sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos químicos, cuáles eran sus propiedades y cómo aislarlos. 
El descubrimiento de un gran número de nuevos elementos, así como el estudio de sus propiedades pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasificación. 
Triadas de Döbereiner 
Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos de propiedades análogas se debe a J. W.Döbereiner quien en 1817 puso de manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual del primero al último. Posteriormente (1827) señaló la existencia de otros grupos de tres elementos en los que se daba la misma relación (cloro, bromo y yodo; azufre, selenio y teluro; litio, sodio y potasio). 
LiOH Calcio Ca Cl 2?           Ca SO 4? Azufre H2S         NaOH Estroncio Sr Cl 2

A estos grupos de tres elementos se les denominó triadas y hacia 1850 ya se habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los elementos químicos. 
Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último. 
Vis tellurique de Chancourtois 
En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que se estaban ordenados por pesos atómicos los elementos conocidos, arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientes estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad, pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención. 
Ley de las octavas de Newlands 
En 1864, el químico inglés Newlands comunicó a la Real Sociedad Inglesa de Química su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los llamados gases nobles no habían sido aún descubiertos. 
Esta ley mostraba una cierta ordenación de los elementos en familias (grupos), con propiedades muy parecidas entre sí y en Periodos, formados por ocho elementos cuyas propiedades iban variando progresivamente.
Tabla periodica de mendeleyev
La ley de las octavas de newlands fue superada por Dimitri Mendeleyev y Meyer quienes, trabajando por separado, prepararon una ordenación de todos los elementos conocidos, basándose en las variación sistemática con la masa atómica de las propiedades químicas (Mendeleyev) y físicas (Meyer). A diferencia de lo que había supuesto Newlands, en la Tabla periódica de Mendeleyev los periodos (filas horizontales) no tenían siempre la misma longitud, pero a lo largo de los mismos había una variación gradual de las propiedades, de tal forma que los elementos de un mismo grupo o familia (columnas verticales) se correspondían en los diferentes periodos. Esta tabla fue publicada en 1869, sobre la base de que las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos.
Clasificación periódica de los elementos
La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales.
Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad.
Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor).
Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo.
Propiedad de los metales
Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico
Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones.
Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos
Presentan aspecto y brillo metálicos
Son buenos conductores del calor y la electricidad
Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos
Se oxidan por pérdida de electrones
Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxígeno forma óxidos y éstos al reaccionar con el agua forman hidróxidos
Los elementos alcalinos son los más activos
Propiedades generales de los no-metales
Tienen tendencia a ganar electrones
Poseen alto potencial de ionización y bajo peso específico
Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones
Se presentan en los tres estados físicos de agregación
No poseen aspecto ni brillo metálico
Son malos conductores de calor y la electricidad
No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces
Se reducen por ganancia de electrones
Sus moléculas están formadas por dos o más átomos
Al unirse con el oxígeno forman anhídridos y éstos al reaccionar con el agua, forman oxiácidos
Los halógenos y el oxígeno son los más activos
Varios no-metales presentan alotropía
La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales.
Los no metales también tienen propiedades variables, al igual que los metales. En general los elementos que atraen electrones de los metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica.

Propiedades atómicas y su variación periódica

Carga nuclear efectiva

El concepto de carga nuclear efectiva es muy útil para analizar las propiedades de los átomos polielectrónicos. La carga nuclear efectiva esta dad por:

Zef=Z-s

Donde Z es la carga nuclear real y sigma se llama constante de apantallimiento.

Una forma de mostrar el apantallamiento de los electrones es analizar el valor de la energía requerida para quitar un electrón de un átomo polielectrónico. Las mediciones muestran que se requieren 2373kJ de energía para mover el electrón restante de un mol de átomos de He y 5248 kJ de energía para remover el electrón restante de un mol de iones de He+. La razón por la cual se requiere menos energía en el primer paso es que la repulsión electrón- electrón el apantallamiento, provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada electrón. En el He+ hay presente un solo electrón, así es que no hay apantallamiento y el electrón siente el efecto total de la carga nuclear +2. Por consiguiente, se requiere de mucho más energía parea quitar el segundo electrón.

Energía de ionización

Es la energía de requerida para mover un electrón de un átomo o un ion. La primera energía de ionización para un átomo en particular es por tanto la cantidad de energía requerida para remover un electrón de dicho átomo; la segunda energía de ionización es siempre mayor que la primera debido a que ha sido removido un electrón de un ion positivo y tercero
es igualmente mayor que la segunda. En la siguiente tabla se puede observar que una vez adquirida la configuración de gas noble, como lo es el caso del Na+, Be2+ y Mg 2+ la próxima energía de ionización es muy alta. Esto explica porque una vez se ha obtenido la configuración de gas noble, no se puede remover más electrones del átomo por medio de una simple reacción química.

Afinidad electrónica

La cantidad de energía librada cuando un átomo gana un electrón, se llama afinidad electrónica. En la tabla No.3 se muestran las afinidades de algunos elementos no metales. Puede verse a partir de esta tabla que al avanzar en un periodo, por ejemplo desde el nitrógeno hasta el flúor la afinidad electrónica se incrementa. Al igual que en el tamaño atómico ya la energía de ionización, esto se debe al hecho de que los electrones de valencia están en el mismo nivel de energía pero la carga nuclear es mayor. De esta forma, con los electrones de valencia cada vez más cerca del núcleo y con mayor carga nuclear, se libera mayor cantidad de energía cuando se agrega un electrón a la capa de valencia. Bajando en el grupo de no metales, como en el caso de los halógenos la afinidad electrónica disminuye. Esto se debe al hecho de que al bajar en el grupo, los electrones de valencia están más alejados del núcleo y por lo tanto no se libera tanta energía cuando una capa de valencia acepta un electrón. El flúor es una excepción ala regla general. Esto se debe al tamaño pequeño del átomo y contrario a lo que esperaríamos, a la poca tendencia a aceptar un electrón. EL tamaño pequeño del átomo causa mayor repulsión entre los electrones de valencia.

Electronegatividad
La electronegatividad de un átomo se define como la tendencia general de un átomo para tener electrones hacia sí mismo en un compuesto. Esta es determina a partir de la electroafinidad y de la energía de ionización. Sin embargo, no es una medida de energía, pero sí una simple tendencia de los átomos para atraer electrones.

Hay diferentes escalas de electronegatividad, pero la más común es la escala que realizó Linus Paulig. La siguiente tabla muestra una lista de las electronegatividades de los elementos según la escala de Linus Pauling. Se puede notar que hay un aumento en la electronegatividad a medida que avanzamos de izquierda a derecha en un periodo y una disminución a medida que bajamos en un grupo.

RADIO ATOMICO

Medir directamente el radio atómico es muy difícil ya que el tamaño de un átomo se piensa como el volumen que contienen el 90% de la totalidad de la densidad electrónica.

Así el radio atómico es la mitad de la distancia entre dos núcleos de dos átomos adyacentes

Analicemos la tendencia periódica en un periodo, siempre teniendo en cuenta que el radio atómico esta determinado por cuán fuerte atrae el núcleo a los electrones. A mayor carga nuclear efectiva, los electrones estarán mas fuertemente enlazados al núcleo y menor será el radio atómico

En el Segundo periodo de la tabla periódica los elementos del Li al F, el número de niveles es el mismo 2, es decir todos tienen un orbital 1s lleno y el subnivel 2 pasa de tener 1 electrón en el Litio a tener 7 en el caso del Fluor. Como vimos y es de esperar la carga nuclear efectiva aumenta, por lo tanto hay una mayor atracción del núcleo por los últimos electrones y el radio atómico disminuye constantemente del Litio al Fluor.

A medida que se desciende en un grupo, por ejemplo el grupo IA se encuentra que el radio atómico aumenta según aumenta el número atómico. Esto se explica porque la carga nuclear efectiva permanece prácticamente constante, pero el número de niveles aumenta. Como el tamaño de los orbitales aumenta con el incremento del número cuántico principal, n, el tamaño de los átomos metálicos aumenta del Li al Cs. El mismo razonamiento se puede explicar a los elementos de otros grupos.

RADIO IONICO

El radio iónico es el radio de un anión o de un catión. El radio iónico afecta las propiedades físicas y químicas de un compuesto iónico
Cuando un átomo neutro se convierte en un anión, su tamaño o radio aumenta, dado que la carga nuclear permanece constante pero la repulsión resultante de la adición de un electrón es mayor. Por otra parte un catión es menor que su átomo neutro, dado que al quitar electrones reduce la repulsión electrónica y se contrae la nube electrónica

En un grupo el radio
Atómico y el radio iónico varían de igual forma, es decir al descender en un grupo el radio atómico aumenta y el radio iónico también. Para iones derivados de elementos de diferentes grupos la comparación solo tiene significado si los iones son isoelectrónicos. Si se analizan iones isoelectrónicos se encuentra que los aniones son más grandes que los cationes.

Propiedades Químicas Y Variación Periódica: tendencias generales y por grupo.

La tabla periódica de los elementos fue propuesta por Dimitri Mendeleiev y Julius Lothar Meyer quienes, trabajando por separado, prepararon una ordenación de todos los 64 elementos conocidos, basándose en la variación de las propiedades químicas (Mendeleiev) y físicas (Meyer) con la variación de sus masas atómicas. A diferencia de lo que había supuesto Newlands, en la Tabla periódica de Mendeleiev los periodos (filas diagonales y oblicuas) no tenían siempre la misma longitud, pero a lo largo de los mismos había una variación gradual de las propiedades, de tal forma que los elementos de un mismo grupo o familia se correspondían en los diferentes periodos. Esta tabla fue publicada en 1869, sobre la base de que las propiedades de los elementos son función periódica de sus pesos atómicos.

La noción de número atómico y la mecánica cuántica
La tabla periódica de Mendeléiev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las décadas posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las “tierras raras” y los elementos radioactivos. Otro problema adicional eran las irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes. Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio-yodo, argon-potasio y cobalto-niquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes. Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (1867–1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X en 1913. Moseley comprobó que al representar la raiz cuadrada de la frecuencia de la radiación en función del número de orden en el sistema periódico se obtenía una recta, lo cual permitía pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos que esa propiedad es el número atómico (Z) o número de cargas positivas del núcleo. La explicación que aceptamos actualmente de la “ley periódica” descubierta por los químicos de mediados del siglo pasado surgió tras los desarrollos teóricos producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del siglo XX se construyó la mecánica cuántica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con
la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.
ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA, INDUSTRIAL Y AMBIENTAL EN LA REGIÓN O EN EL PAÍS

Elementos de Importancia Económica:
 Hidrogeno (H)
Los principales uso del hidrogeno son:
a) para la producción de amoniaco (N3H) por el proceso (Haber).
b) En la producción del ácido clorhídrico al combinarse con cloro, en la síntesis del alcohol metilito (CH3OH) al combinar con monóxido de carbono.
c) Refinación de petróleo.
d)Hidrogeno de aceite.
Boro (B) 
Este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edáfico.
 Carbono (C) 
Este metal es importante ya que forma parte de numerosos compuestos y sonimportantes para la vida cotidiana del ser humano.También forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural esta formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol.
El carbono también forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas.    
Nitrógeno (N) 
La mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmósfera y se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma liquida, el nitrógeno se utiliza como congelante.
Oxigeno (O) 
Este elemento también se encuentra en el aire de la atmósfera y es muyimportante en la vida del ser humano ya que el depende de su respiración.También se utiliza ampliamente en la industria y también se utiliza en la soldadura autógena o acetilénica.
Flour (F) 
Los usos de los fluoruros principalmente el fluoruro de sodio se utiliza en la fluoración del agua potable y en las pastas dentales para prevenir las caries.
Cloro (Cl) 
Se utiliza para la elaboración de plástico disolvente, pesticidas, producto farmacéutico, refrigerante y colorante. También se utiliza en la desinfección y para blanquear textiles.
Bromo (Br) 
Los compuestos orgánicos que contienen bromo se utilizan como intermediarios en las síntesis industriales de colorantes. Los bromuros inorgánicos se utilizan como medicina en el blanqueo de tejidos y en fotografías bromuro de plata.
Yodo (I)
 Sus compuestosno se usan tan extensamente como las de otros halógenos del grupo 7ª y susprincipales  usos: productosfarmacéuticos, pinturas, para fotografía en su forma de yoduro de plata ytambién como desinfectantes.

Elementos de  Importancia Industrial:
 Aluminio 
Es resistente a la corrosión, se puede laminar e hilar por los que se emplea en la construcción de vehículos, aviones y utensilios domésticos. Se extrae de la bauxita por reducción electrolítica.
Cobalto 
Se emplea en la elaboración de aceros especiales debido a su alta resistencia al calor, corrosión y fricción. Se emplea en herramienta mecánica de alta velocidad, imanes y motores. En forma de polvo, se emplea como pigmento azul para el vidrio. Su isótopo radiactivo se emplea en el Instituto Nacional de Investigación Nuclear (ININ) de México, por que produce radiaciones gamma. 
Mercurio 
Es resistente a la corrosión y un bueno conductor eléctrico. Se usa en la fabricación de instrumentos de presión, baterías, termómetro, barómetro, amalgamas dentales, sosa cáustica, medicamentos e insecticidas.
Antimonio
 Se utiliza, metal de imprenta, baterías y textiles.
Plata 
Se emplea en la acuñación de monedas y manufacturas de vajillas y joyas, en fotografías, aparatos eléctricos, aleaciones y soldaduras.
Cobre 
Usado principalmente como conductor eléctrico, en la elaboración de monedas y aleaciones como el latón y bronce.
Plomo 
Se emplea para la fabricación de de barias y acumuladores, de pinturas, soldaduras e investigaciones nucleares.
Hierro 
Se utiliza en la industria, el arte y la medicina. Para fabricar acero, cemento, fundiciones de metales ferrosos, además es un componente importante de la sangre contenido en la hemoglobina.
Oro 
Es el patrón monetario internacional, sus aleaciones se emplean en joyerías, y ornamentos, piezas dentales y equipo científicos de elaboración. En la actualidad se ha reemplazado por iridio y rutenio en la joyera, y en piezas dentales, por platino y paladio.

Elementos de Importancia Ambiental:

Bromo 
Sus vapores contamina el aire, además sus compuestos derivados solo lacrimógenos y venenosos.
 Azufre 
Sus óxidos (SO2 Y SO3) contaminan el aire y mezclados con agua producen la lluvia ácida. Algunas sustancias como los derivados clorados, sulfatos y ácidos son corrosivos, el gas H2S es sumamente toxico y contamina el aire.
Cadmio 
Contamina el agua y el aire es constituyente de algunos fertilizantes que contaminan el suelo.
Mercurio 
Contamina el agua, el aire y causa envenenamiento. Las algas lo absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y como el hombre los ingiere, lo incorpora a sus tejidos. También puede absorberse por la piel.
 Antimonio 
El envenenamiento por antimonio se produce por ingestión, inhalación de vapor y principalmente por un gas llamado estibina.
Arsénico 
En general, todos sus compuestos y derivados son altamente tóxicos.
Fósforo 
Debido a que se emplea en la síntesis de pinturas, plaguicidas y fertilizantes, contaminan el aire, el suelo y el agua.
Plomo 
Contaminan el aire, el agua y el suelo (produce graves daños a la agricultura), y cuando se inhala o se ingiere como alimento, se acumula en el cuerpo y produce una enfermedad conocida como saturnismo. 
 Cloro 
Sus vapores contaminan el aire y son corrosivo. En forma de clorato, contamina el agua, además de forma mezcla explosiva con compuestos orgánicos que dañan el hígado y el cerebro. Algunos medicamentos que contienen cloro afectan al sistema nervioso.
 Cromo 
En su forma de cromato soluble contamina el agua. Sus compuestos son perjudiciales para el organismo, pues destruyen todas las células.
Manganeso 
Los polvos y humos que contienen manganeso causan envenenamientos y atrofian el cerebro, cuando se inhala, además de contaminar el agua.




Equipo 5 
Maria Gpe. Quintero Peña
Jose Dondiego Hernandez
Marisol Sanchez Melo
Carolina Lorenzo Mora
Adrian Azael Mendoza Torres
Luis Montiel
Victor Hugo Mendoza

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