This course is designed to cover subjects in advanced high school chemistry courses, correlating to the standard topics as established by the American Chemical Society. This course is a precursor to the Advanced Chemistry Coursera course. Areas that are covered include atomic structure, periodic trends, compounds, reactions and stoichiometry, bonding, and thermochemistry.
2.01 Navigating the Periodic Table
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Del curso dictado por University of Kentucky
Chemistry
640 calificaciones
De la lección
Week 2
Once we understand the electronic structure, we will be able determine how the periodic table can be used to compare the elements according to atomic size and various energies. We will conclude by seeing how these trends can be used to predict chemical properties of the elements.
Conoce a los instructores
Dr. Allison SoultLecturer
Chemistry
Dr. Kim WoodrumSr. Lecturer
Chemistry
Mientras empezamos nuestra siguiente unidad, consultaremos la Tabla Periódica
y miraremos la información que podemos obtener de un
elemento, basándonos en su localización en la Tabla Periódica.
Cuando se trazó y diseñó la Tabla Periódica,
no se sabía nada sobre la estructura electrónica.
Sólo se sabía sobre el comportamiento físico y químico,
por lo que se organizaron los elementos de forma parecida, de acuerdo a su comportamiento similar.
Y ahora, conforme comprendemos la estructura electrónica, vemos que estos electrones y
el sitio en el que están localizados en la Tabla Periódica, nos dan información
acerca de la manera en la que estos elementos se comportarán tanto química como físicamente.
Vamos a empezar con nuestro primer objetivo de aprendizaje.
En nuestro primer objetivo de aprendizaje vamos a
ver la conexión entre la configuración electrónica de un átomo y
dónde está localizado en la Tabla Periódica.
Hemos aprendido a usar la Tabla Periódica para obtener
la configuración electrónica, pero realmente no hemos mirado las similitudes de
los elementos dentro de un grupo, dentro de una familia.
Vamos a ver una famila en particular. Vamos a empezar considerando los halógenos.
Vamos a hacer la configuración electrónica de cada uno de los halógenos.
Vamos a empezar con el flúor, con lo que miramos el flúor.
Lo que quiero que hagas es parar el vídeo, sacar una tabla periódica e
intentar hacer la configuración electrónica de cada uno de ellos conforme avanzamos.
Así que encuentras el gas noble que precede al flúor y continúas tu camino hasta él.
Y obtienes: Helio 2 s2, 2 p5.
Luego lo haremos para el cloro.
Bien, ese será el siguiente.
El siguiente halógeno.
Bueno, si hacemos su configuración electrónica, el gas noble que le precede
es neón.
Así que es: Neón 3 s2, 3 p5.
Y luego podemos hacerlo para el bromo y si lo hacemos para el bromo, el gas noble que
precede al bromo es argón y vemos nuestro camino hasta llegar al bromo y
tenemos: Argón 4 s2, 3 d10 4 p5.
Así que, cuando miramos esa familia,
vamos a ver que lo que tienen en común.
Y eso es, si miras el número cuántico principal más alto para ellos.
Ahí está tu n.
¿Vale?
Y ves cuántos electrones hay en el n más alto.
Ves que hay 7 electrones localizados ahí,
y aquí tenemos un n que es igual a 3 y si miramos todos esos, tenemos 7 electrones.
Y si miramos al bromo,
mientras existe este subnivel d en mitad de esos s y p,
si consideramos el n más alto,
¿Bien?
aquí,
tenemos de nuevo 2 más 5;
tenemos 7 electrones
en ese valor,
ese valor más alto de n.
Así que vemos que todos esos elementos tienen algo en común, para los halógenos.
Si miramos la Tabla Periódica y
encontramos esos halógenos, veremos un número aquí arriba asociado a esta familia,
que es el mismo que el número de electrones que vimos en ese elemento.
Así que todos ellos tendrán eso en común.
Tendrán siete electrones en esa capa, que
contiene el mayor n.
Y esto va a cumplirse para cualquiera de estos grupos de aquí.
Ahora, sólo funciona para nuestros elementos representativos.
No podemos hacer esto para cualquiera de los elementos de transición.
Bien, pero funciona para aquellos elementos representativos muy, muy bien.
Así que vemos la similaridad en las familias.
La configuración electrónica hace que estas familias tengan
un comportamiento similar químicamente y físicamente.
Así que, dentro de un grupo, como tienen una configuración electrónica similar,
se van a comportar de forma similar.
Por tanto, electrones que están escritos tras ese gas noble central,
se llaman electrones de valencia o electrones más externos.
Para una familia, o para ese grupo, conforme bajamos,
tendrán todos el mismo número de estos electrones de valencia.
Y son estos electrones de valencia
los que están implicados en el enlace químico.
Cuando empezamos a estudiar la combinación de átomos para formar compuestos,
utilizaremos esos electrones de valencia
y, como vimos en la Tabla Periódica anterior, el número del grupo de
esos elementos representativos es igual al número de electrones de valencia.
Así que eso es una pieza importante de información que mantener en mente.
Debes tener en mente que se da para
los elementos representativos y no para los elementos de transición.
Bien, entonces
vamos a aprender aquí algunos nombres de grupos, pero déjame que insista, ¿de acuerdo?
El número de grupo, justo aquí, es el número de electrones de valencia en esos
elementos representativos, con lo que si quisiéramos saber cuántos electrones de valencia tiene el estaño,
encontraríamos el estaño en la Tabla Periódica.
Está localizado justo aquí e iríamos hasta este número que tiene
la A asociada a él. Y sabríamos que el estaño tiene 4 electrones de valencia.
Así que estamos sacando información de la Tabla Periódica a partir de dónde
estan localizados los elementos en la Tabla Periódica.
Por tanto, nuestra Tabla
Periódica es, para nosotros, una maravillosa hoja de información.
Siempre tendremos acceso a ella, o
tú siempre tendrás acceso a ella cuando hagas tus exámenes, ¿de acuerdo?
Hay algunos grupos de los que necesitamos saber los nombres,
porque usaré estos nombres conforme avanzamos en esta unidad
y en el resto de nuestro curso de química.
El primer grupo del que queremos asegurarnos de saber su nombre son los metales alcalinos.
Los metales alcalinos son este grupo de aquí;
la familia 1A.
En ocasiones puedes llamarlos simplemente la familia 1A, pero son los metales alcalinos.
El siguiente son los
metales alcalinotérreos.
Los metales alcalinotérreos son el grupo 2A, ¿de acuerdo?
Así que esos son los metales alcalinotérreos.
Alcalino significa básico, ¿de acuerdo?
Algo es alcalino, y estamos hablando de ácidos frente a bases,
si es básico en sus propiedades y de ahí toman su nombre.
A continuación tenemos los gases nobles.
Los gases nobles están localizados justo aquí,
ese último grupo de los elementos representativos.
Vemos que tiene un 8 encima,
con lo que tienen 8 electrones de valencia y eso se cumple para cada elemento, excepto para el helio.
El helio posiblemente no podría tener 8 electrones de valencia porque sólo tiene 2 electrones
en total. Así que el helio tiene 2 electrones de valencia, pero cualquier otro
elemento en en ese grupo tiene 8 electrones de valencia.
A continuación tenemos los halógenos. Los halógenos son estos de aquí. Ahora, he usado ese término
justo al principio de nuestras diapositvas cuando hablamos del flúor, cloro, bromo e
hicimos la configuración electrónica, pero esos son nuestros halógenos.
Otra cosa de la que necesitamos estar seguros de saber acerca de la Tabla Periódica
es que podemos localizar elementos en función del período en el que están localizados.
Así que, conforme la atravesamos, eso son períodos.
Ese es el primer período, este es el segundo período, este es el tercer período.
Si te preguntase por un halógeno en el cuarto período,
tú serías capaz de localizar al bromo como un halógeno del cuarto período.
Los electrones de valencia están en la capa o nivel
que equivale a ese número.
Así que cuando hicimos la configuración electrónica del bromo
-bromo, lo escribiremos aquí de nuevo-, era: Argón 4 s2, 3 d10, 4 p5, ¿de acuerdo?
Vemos que el número 4 está asociado con ese número de período.
Bien, usa tu tabla periódica y
lo que sabes, sin tener que hacer la configuración electrónica completa,
para decirme cuántos electrones de valencia hay en el calcio.
Si dijiste 2, entonces estás en lo cierto.
Si no dijiste 2, vamos a localizar al calcio.
Ahí está
Ahí está el número de grupo,
así que tenemos dos electrones de valencia.
Y funciona, porque es un elemento representativo y
no un elemento de transición.
Ahora vamos a refrescar nuestra memoria en
varias zonas localizadas de la Tabla Periódica.
He estado usando el término "elemento representativo" y, quizá,
no estás familiarizado con lo que significa eso.
Todo lo que está sombreado en este color similar de aquí
son nuestros elementos representativos.
Y, dependiendo de la pantalla que tengo, son colores un poco diferentes,
pero elementos representativos son estos elementos de aquí, ¿de acuerdo?
La definición de
"elementos representativos" proviene de su configuración electrónica.
Así que tienen subniveles o subcapas s y p incompletas, ¿vale?
Así que, cuando estamos tratando con los elementos representativos, sus
supcapas s y p están incompletas para poder estar en esa categoría.
Así que tú mirarías la configuración electrónica, pararías y
la harías para cada uno de ellos;
sabrías que estarías tratando con un elemento representativo.
Ahora, ya hemos hablado sobre los gases nobles y sabemos lo que son.
Pero ¿cómo se definen en términos de su configuración electrónica?
Bueno, los gases nobles tienen s y p completamente llenos, ¿de acuerdo?
El s tiene dos electrones de valencia y el p tendrá seis electrones de valencia para
todos los gases nobles, así que son únicos, como una característica única de nuestra Tabla Periódica,
debido a sus sucapas s y p completamente llenas.
Entonces, los elementos representativos tienen incompletas s y p, pero
los gases nobles tienen subcapas s y p completas.
A continuación están los elementos de transición.
Los elementos de transición son estos y a veces se les llama metales de transición,
en lugar de elementos de transición, así que podemos cambiar el nombre ahí,
porque todos son metales; eso sería correcto. ¿Cuál es su característica?
En términos de configuración electrónica,
lo que tienen los metales de transición es una subcapa d incompleta.
Así que tienen electrones en la subcapa d, desde la 1 a la 9, y eso
les da propiedades únicas, de modo que clasifican como metales de transición.
Ahora, los lantánidos están aquí abajo, en la base.
Recuerda que los sacamos de la Tabla Periódica.
Están localizados en la Tabla Periódica entre aquí y aquí,
nombrados a partir del elemento que les precede.
En ocasiones, lo verás escrito ahí abajo con la serie, pero
están la serie de los lantánidos y la serie de los actínidos.
Y lo que es único sobre la serie de los lantánidos es que
tendrán electrones en la subcapa f
y ésta será la cuarta subcapa.
Los actínidos los tendrán en la subcapa 5f.
Y luego tenemos un pequeño grupo de unos pocos elementos aquí.
No tienen nombre.
Los llamaremos simplemente el grupo del cinc, mercurio y cadmio, justo aquí.
¿Qué es único sobre ellos?
Bueno, todos tendrán 10 electrones de valencia,
así que se considerarán elementos de transición, porque el hecho de que
su subcapa está completamente llena les da propiedades únicas.
¿Bien?
Así que la forma en la que la Tabla Periódica está distribuida
y la manera en la que estos elementos se agrupan,
todo está basado en su configuración electrónica.
Y los agrupamos de esta manera porque podemos estudiarlos como un grupo
y saber algo sobre cada elemento de ese grupo, estudiando el grupo en sí.
Eso está bastante relacionado con lo que es la Química.
La Química está muy, muy a menudo relacionada con coger cosas y categorizarlas.
Y a partir de esa categoría, sabiendo cosas como la categoría sabes, por lo tanto,
algo sobre cada trozo de materia que encaja dentro de esa categoría.
Cuando agrupamos cosas, sabemos algo sobre ese elemento, o sobre esa
porción específica de materia. Y aquí estamos simplemente agrupando cosas de acuerdo a su
localizacion en la Tabla Periódica, de acuerdo a su configuración electrónica.
Esto completa el objetivo de aprendizaje número uno,
en el que estamos examinando la configuración electrónica y
cómo la Tabla Periódica y la configuración electrónica se complementan la una a la otra.
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