GRUPOS DE LA TABLA PERIÓDICA
* INTRODUCCIÓN:
En este informe se hablara acerca de algunos grupos de la tabla periódica, se define cada grupo conociendo sus elementos y características
* OBJETIVOS:
1. Conocer he identificar los distintos grupos de la tabla periódica.
2. Aprender las características y elementos de los diferentes grupos de la tabla periódica.
MARCO TEÓRICO
1. Grupo del Carbono (4a):
También llamado grupo IV A, esta conformado por los elementos del carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb).La posición central de este grupo hace que su comportamiento sea un poco especial, sobre todo el de su primer elemento carbono, que, tiene la propiedad de unirse consigo mismo, formando cadenas y dando lugar así a una infinidad de compuestos que constituyen la llamada Química Orgánica.Características:
Al igual que otros grupos, los miembros de esta familia poseen similitudes en su configuración electrónica, ya que poseen la misma cantidad de electrones en el último nivel o subnivel de energía. Eso explica las similitudes en sus comportamientos químicos.
Cada uno de los elementos de este grupo tiene 4 electrones en su capa más externa. En la mayoría de los casos, los elementos comparten sus electrones; la tendencia a perder electrones aumenta a medida que el tamaño del átomo aumenta.
El carbono es un no metal que forma iones negativos bajo forma de carburos (4-). El silicio y el germanio son metaloides con número de oxidación +4. El estaño y el plomo son metales que también tienen un estado de oxidación +2. El carbono forma tetrahaluros con los halógenos. El carbono se puede encontrar bajo la forma de tres óxidos: dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) y dióxido de tricarbono (C3O2).
Los puntos de ebullición en el grupo del carbono tienden a disminuir a medida que se desciende en el grupo. El carbono es el más ligero del grupo, el mismo sublima a 3825°C.El punto de ebullición del silicio es 3265°C, el del germanio es 2833°C, el del estaño es 2602°C y el del plomo es 1749°C. Los puntos de fusión tienen la misma tendencia que su punto de ebullición. El punto de fusión del silicio es 1414°C, el del germanio 939°C, para el estaño es 232°C y para el plomo 328°C.
El carbono posee varios alótropos. El más común es el grafito, que es el carbono en forma de hojas apiladas. Otra forma de carbono es el diamante. Una tercera forma alotrópica del carbono es el fullereno, que tiene la forma de láminas de átomos de carbono dobladas que forman una esfera. Un cuarto alótropo del carbono, descubierto en 2003, se llama grafeno, y está en forma de una capa de átomos de carbono dispuestos en forma similar a la de un panal.
El silicio tiene dos alótropos, el amorfo y el cristalino. El alótropo amorfo es un polvo marrón, mientras que el alótropo cristalino es gris y tiene un brillo metálico.
El estaño tiene dos alótropos: α-estaño, también conocido como estaño gris, y β-estaño. El estaño se encuentra típicamente en la forma β-estaño.
Al menos dos de los elementos del grupo IV A (estaño y plomo) tienen núcleo mágicos, lo que significa que estos elementos son más comunes y más estables que los elementos metálicos que no tiene un núcleo mágico.
2. Grupo del Nitrógeno (5a):
Debido a su configuración electrónica, estos elementos no tienden a formar compuestos iónicos, más bien forman enlaces covalentes.
El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el nitrógeno y el fósforo no-metales, el arsénico y el antimonio semimetales y el bismuto un metal.
Características:
Esta tabla resume las características generales de los elementos pertenecientes al grupo del nitrógeno
| Propiedad | N | P | As | Sb | Bi |
|---|---|---|---|---|---|
| Estructura electrónica externa | 2s² 2p³ | 3s² 3p³ | 4s² 4p³ | 5s² 5p³ | 6s² 6p³ |
| Densidad (kg/m³) | 1'25 (1) | 1.820 | 5.780 | 6.690 | 8.900 |
| Punto de fusión (°C) | -210 | 44 | 814 | 613 | 271 |
| 1ª Energía de ionización (kJ/mol) | 1.402 | 1.012 | 947 | 834 | 703 |
| Electronegatividad | 3'0 | 2'1 | 2'1 | 1'9 | 1'8 |
| Estados de oxidación comunes | -3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 | ±3, +5 |
El nitrógeno es un gas diatómico inerte que forma el 78,1 % en volumen del aire atmosférico. Además es un no metal incoloro. Por su parte, el fósforo es un no metal sólido de color blanco, pero puro es incoloro. En sus formas alotrópicas presentan diferentes coloraciones y propiedades. Los más comunes son el fósforo blanco el más tóxico e inflamable, el fósforo rojo es mucho más estable y menos volátil y por último el fósforo negro, el cual presenta una estructura similar al grafito y conduce la electricidad. Además es más denso que las otras dos formas y no se inflama.
Los metaloides o semimetales de este grupo son el arsénico y antimonio. Estos elementos se asemejan a los metales en sus propiedades físicas, pero se comportan químicamente como un no metal.
De manera resumida, las propiedades metálicas de este grupo van incrementando a medida que se desciende en la tabla periódica, desde el nitrógeno al bismuto. Por lo que ocurre una disminución de los puntos de fusión a partir del arsénico, ya que disminuye el carácter covalente de los enlaces y aumenta el carácter metálico.
3. Grupo del Anfígeno (6a):
También llamado grupo VI A, esta conformado por los elementos del oxigeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po) y livermorio (Lv).El nombre de anfígeno en español deriva de la propiedad de algunos de sus elementos de formar compuestos con carácter ácido o básico.
Aunque todos ellos tienen seis electrones de valencia (última capa s2p4), sus propiedades varían de no metálicas a metálicas en cierto grado, conforme aumenta su número atómico.
Características:
Por encontrarse ya en el extremo derecho de la Tabla Periódica es fundamentalmente no-metálico; aunque, el carácter metálico aumente al descender en el grupo, siendo el polonio y el ununhexio metales.
Como en todos los grupos, el primer elemento, esto es, el oxígeno, presenta un comportamiento anómalo, ya que el oxígeno al no tener orbitales d en la capa de valencia, sólo puede formar dos enlaces covalentes simples o uno doble, mientras que los restantes elementos pueden formar 2, 4 y 6 enlaces covalentes.
El oxígeno, cabeza de grupo, presenta, igual que en el caso del flúor, unas características particulares que le diferencian del resto (Principio de singularidad). Posibles formas de actuación:
- El oxígeno es un gas diatómico. El azufre y el selenio forman moléculas octa-atómicas S8 y Se8
- El telurio y el polonio tienen estructuras tridimensionales.
- El oxígeno, azufre, selenio y telurio tienden a aceptar dos electrones formando compuestos iónicos. Estos elementos también pueden formar compuestos moleculares con otros no metales, en especial el oxígeno.
- El polonio es un elemento radioactivo, difícil de estudiar en el laboratorio.
La presencia de pares electrónicos sin compartir en la capa de valencia permite la formación de, al menos, un tercer enlace covalente dativo. Además, la presencia de pares de electrones no compartidos puede influir en la fortaleza del enlace.
Todos los elementos son débiles en disolución acuosa que si se combinan estos elementos hidrogenadamente, con excepción del agua, son gases tóxicos de olores muy desagradables.
4. Grupo del Halogeno (7a):
También llamado grupo VII A, esta conformado por los elementos del flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I), astato (At) y taneso (Ts).En estado natural se encuentran como moléculas diatómicas químicamente activas [X2]. Para llenar por completo su último nivel energético (s2p5) necesitan un electrón más, por lo que tienen tendencia a formar un ion mononegativo, X-. Son elementos oxidantes (disminuyendo esta característica al bajar en el grupo), y el flúor es capaz de llevar a la mayor parte de los elementos al mayor estado de oxidación.
Características:
Los halógenos muestran tendencias en su energía de enlace de arriba abajo en la tabla periódica con fluoruro mostrando una desviación mínima. Muestran tener una energía de enlace fuerte con otros átomos pero interacciones débiles con la molécula diatómica de F2. Lo cual significa que a medida en que se desciende en la tabla periódica la reactividad del elemento disminuye por el aumento en el tamaño del átomo.
Los halógenos son altamente reactivos, por lo que pueden ser dañinos para organismos biológicos en suficientes cantidades. Su alta reactividad se debe a la alta electronegatividad que sus átomos presentan por sus cargas nucleares altamente efectivas. Los halógenos tienen 7 electrones de valencia en su capa de energía externa por lo que al reaccionar con otro elemento satisfacen la regla del octeto. Fluoruro es el más reactivo de los elementos, ataca a materiales inertes como el vidrio y forma compuestos con los gases nobles inertes. Es un gas corrosivo y altamente tóxico.
Los halógenos forman moléculas diatómicas homonucleares (no comprobado con ástato). Debido a sus fuerzas intermoleculares relativamente débiles el cloro y el fluór forman parte del grupo de “gases elementales”.
Entre los compuestos formados por halógenos se encuentran los haluros de hidrógeno, haluros metálicos, interhalógenos.
Moléculas Halogenas Diatomicas:
| Halógeno | Molécula | Estructura | Modelo | d(X−X) / pm (fase gaseosa) | d(X−X) / pm (fase sólida) |
|---|---|---|---|---|---|
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Los Halógenos tienden a disminuir en toxicidad hacia los halógenos más pesados.
El gas de fluór es extremadamente tóxico, en concentraciones de 0.1% es letal en minutos. El ácido hidrofluorhidrico también es tóxico, es capaz de penetrar la piel y causar quemaduras muy profundas y dolorosas. Además los aniones de fluoruro son tóxicos sin llegar a la toxicidad del flúor puro, el cual es letal alrededor de 5 a 10 gramos.
El gas de cloro es altamente tóxico. Al inhalarlo a concentraciones de 3 partes por millón ocurre una reacción tóxica de forma inmediata. Inhalarlo a 50 partes por millón es extremadamente peligroso y si se llega a inhalar a concentraciones de 500 partes por millón por tan solo unos cuantos minutos es letal. El ácido clorhídrico es un químico peligroso.
El bromo puro es algo tóxico pero menos que el fluór y el cloro. Cien miligramos de bromo son letales. Los aniones de bromo son letales, pero menos que el bromo el cual es letal en dosis de 30 gramos.
El yodo es relativamente tóxico, es capaz de irritar a los ojos y pulmones, con un límite de seguridad de 1 miligramo por metro cúbico. Cuando es ingerido de manera oral 3 gramos pueden ser letales. Sus iones son mayormente no tóxicos, pero pueden llegar a causar muerte al ser ingeridos en grandes cantidades.
El ástato es muy radiactivo y por ello muy peligroso.
