Clase digital 4. Propiedades periódicas

Propiedades periódicas

Introducción

¡Hola!

Siempre es un gusto saludarte y saber que tienes el ánimo para continuar, te invito a seguir en este camino formativo en tu cuarta clase titulada Propiedades periódicas del curso de Química Universitaria.

 En esta clase veremos los temas: 2.3 Propiedades de los metales, no metales y metaloides y 2.4 Propiedades periódicas.

Como sabemos la química es el estudio de todo tipo y forma de la materia y los cambios que se producen en ella. Dado que es una ciencia interdisciplinar es común que se le asocie como una ciencia central. Sin el conocimiento que nos brindan los elementos no deberíamos el grado de desarrollo científico y tecnológico, ni la gran variedad de mecanismos, formas de transporte, comunicación y de otros revolucionarios avances de que gozamos hoy en día. 

Muchas de las propiedades físicas y químicas de los elementos definen sus aplicaciones industriales en la elaboración de materiales que se usan a su vez para elaborar productos y son parte de procesos de la manufactura moderna o incluso, juegan un papel determinante en las funciones vitales de nuestro organismo. Por ello, es importante conocer a las propiedades de los metales, no metales y metaloides.

¡Espero te resulte interesante esta clase, empecemos!

Desarrollo del tema

2.3. Propiedades de los metales, no metales y metaloides

Según Kotz et al. (2005) podemos afirmar lo siguiente:

• Más de tres cuartas partes de los elementos de la tabla periódica moderna presentan propiedades metálicas, 9 son de carácter no metálico y no existe un acuerdo entre los Químicos para establecer cuántos metaloides existen.
• La mayoría de los metales tienen origen en los minerales que, cuando son sometidos a los procesos metalúrgicos se obtienen de manera pura.
• Es muy raro que los metales puros tengan las propiedades ideales que se requieren en la elaboración de productos específicos. Sin embargo, con la adición en pequeñas proporciones de otros metales, se pueden mejorar algunas de las propiedades como la resistencia mecánica y la conductividad. A la combinación de estos metales se le denominación de aleación.

Algunas aleaciones de gran aplicación en la vida diaria se muestran en la figura 1.

• Tal vez te resulte interesante saber que uno de los elementos metálicos más abundantes y de gran aplicación en la industria de la construcción, automotriz, de herramientas entre otras, es el hierro.
• El hierro y el acero ocupan un importante papel en la industria siderúrgica.
• Mientras que para producir hierro se aplica un proceso de reducción (es decir que los óxidos de hierro se transforman en hierro metálico), para producir el acero es necesario aplicar un proceso de oxidación (se retiran las impurezas del hierro haciéndolo reaccionar con oxígeno gaseoso.

En la figura 2 se muestra la clasificación de los elementos de la tabla periódica moderna en: metales, no metales y metaloides. Se muestra en color rosa los elementos metálicos, en azul los no metálicos y en gris los elementos no metálicos.

En la figura 3 puedes ver las principales propiedades distintivas de los metales, no metales y metaloides.

Los traslapes favorecen la conducción, de modo que le mejor conductor es el Al seguido del Mg y finalmente el sodio.

2.4. Propiedades periódicas

Las posiciones que ocupan horizontal y verticalmente (períodos y grupos) permiten exhibir ciertas tendencias predecibles en dichas propiedades, lo anterior hace de la tabla periódica una herramienta muy útil en el estudio de la química.

¿Qué te parece si a continuación, revisamos las principales propiedades periódicas y sus tendencias de variación para grupos y períodos de la tabla?

¡Adelante!

1. Radio atómico

Corresponden a un medio de la longitud entre los núcleos de dos moléculas vecinas.

• Esta dimensión es muy importante para las propiedades como los puntos de fusión y ebullición, así como la densidad de los elementos químicos. 
• La variación del radio atómico es que para los períodos aumenta y para los grupos disminuye. Ver figura 5.

Ejemplo:

Determinar quién tiene mayor radio atómico para las siguientes ternas de elementos:

a) Fe Co y Ni
b) Li, Na y K

a) Fe Co y Ni se ubican en el 4 ° período, por tanto, quién esté más a la izquierda tiene mayor radio atómico. Y el orden de mayor a menor radio atómico es: Fe> Co> Ni

b) Li, Na y K, se encuentran en la familia 1A de modo que elemento que se ubica más hacia abajo tiene mayor radio atómico y el orden de mayor a menor es: K> Na> Li 

2. Radio iónico. Es la propiedad de los iones (cationes y aniones) semejante al radio atómico pero afectada por la pérdida o ganancia de electrones. Se puede estimar por el método de difracción de rayos x. Ver figura 5.

3. Potencial de ionización. Es la energía que se requiere para retirar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental.

• Esta propiedad la presentan los metales cuando son polivalentes tienen primera, segunda, tercera etc., energía de ionización.
• Estos valores son constantes determinados a nivel experimental y se encuentran tabuladas para distintos elementos.
• A continuación, te presento una ecuación general para la energía de ionización:

• La variación de esta propiedad es: hacia la derecha de la tabla aumenta y hacia abajo disminuye como puedes apreciar en la figura 7.
• El potencial de ionización es una magnitud de la energía, medida en KJ / mol, cada que se requiera remover el electrón a un átomo requerido de energía adicional.

Ejemplo:
Ordenar de mayor a menor energía de ionización las siguientes ternas de elementos:

a) Na, Mg y Al
b) Cr, Mo y W

a) Na, Mg y Al se ubican en el período 3 y el que está más a derecha le cuesta más trabajo soltar su electrónico por lo que requiere una mayor energía de ionización. El orden de energía decreciente es: Al> Mg> Na.

b) Cr, Mo y W se encuentran en el grupo 6B a quien se requiere agregar más energía para desprender su electrónico es al que se encuentra más arriba. El orden decreciente de energía de ionización es: Cr> Mo> W.

En la figura 7 podrás observar las energías de ionización para los 10 primeros elementos de la tabla periódica de acuerdo con su número atómico (Z).

4. Afinidad electrónica. Es la propiedad de la energía liberada cuando un átomo en estado gaseoso recibe un electrónico y como consecuencia forma un anión.

• Se presenta en átomos que tienen facilidad para aceptar o ganar electrones.
• Los valores de esta energía se obtienen con relativa dificultad experimentalmente debido a la inestabilidad que tienen los aniones.
• Las tendencias muestran que la afinidad electrónica aumenta en un mismo período cuando se avanza hacia la derecha en un mismo período. y para un mismo grupo de descenso hacia abajo de la tabla periódica. Ver figura 9.

De manera general se puede indicar lo siguiente:

• Las afinidades electrónicas de los metales son menores que las de los no metales.
• Dentro de un grupo, la variación de los valores es pequeña.

• La familia 7A (F, Cl, Br, I) tiene los valores más altos de afinidad electrónica.

5. Electronegatividad. Es la propiedad periódica por la que un átomo manifiesta su capacidad para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico.

• Sólo se puede medir su valor con respecto a la de otros elementos. Pauling desarrolló un método para medir las electronegatividades relativas de los elementos químicos.
• En la figura 10 puedes ver las tendencias de variación de la electronegatividad. El elemento más electronegativo F) se ubica arriba y la derecha de la tabla y el menos electronegativo, se ubica abajo ya la izquierda (Fr).

Ahora te invito a ver este interesante video:

Para finalizar la clase visita este sitio donde encontrarás información que te ayudará a reforzar lo hasta ahora aprendido sobre los metales, no metales y, metaloides. Propiedades periódicas de los elementos

Conclusión

Para concluir esta clase repasemos lo siguiente:

• Los metales son en su mayoría sólidos, con brillo, son dúctiles y maleables, buenos conductores del calor y la electricidad, de altos puntos de fusión y ebullición, su reactividad disminuye a la derecha de la tabla. Pierden electrones fácilmente y con el oxígeno forman óxidos no metálicos.
• Radio atómico. Corresponden a un medio de longitud entre los núcleos de dos moléculas vecinas.
• Potencial de ionización. Es la energía que se requiere para retirar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental.
• Afinidad electrónica. Es la propiedad de la energía liberada cuando un átomo en estado gaseoso recibe un electrónico y como consecuencia forma un anión.
• Electronegatividad. Es la propiedad periódica por la que un átomo manifiesta su capacidad para atraer hacia sí los electrones de un enlace químico.
• A excepción del radio atómico las otras propiedades periódicas empleó ala derecha de la tabla y disminuyen hacía abajo. El radio atómico tiene tendencia contraria.

Hasta aquí se concluye la clase. ¡Te felicito, vas muy bien! Te recuerdo que depende mucho de tu entusiasmo por aprender para que vayas descubriendo y relacionando cosas de la vida diaria con la química. Voltea a tu alrededor, ten curiosidad y te darás cuenta de que la química está en todas partes. No olvides hacer y mandar como correspondencia la tarea asignada. Te espero en tu próxima clase, hasta entonces.

Fuentes de información

• Chang, R. y Goldsby, KA (2017). Química. CD. de México. McGraw-Hill.
• Kotz, JC, Treichel, PM y Weaver, GC (2005). Química y reactividad química. CD. de México. Thomson Learning.
• Wikipedia. (22 de noviembre de 2014). Wikipedia la Enciclopedia libre.
• Obtenido de: Metal