TAULA PERIÒDICA TAULA PERIÒDICA DELS ELEMENTSDELS ELEMENTS

QUÍMICA DE 2º QUÍMICA DE 2º BATXILLERBATXILLER

Prof. José Mª BledaProf. José Mª Bleda

I.E.S “25 d’Abril” d’AlfafarI.E.S “25 d’Abril” d’Alfafar

EVOLUCIÓ HISTÒRICA IEVOLUCIÓ HISTÒRICA I

A principis dels segle XIX, Berzelius classificà els elements en metalls i no metalls

Al llarg del segle XIX es descobriren nombrosos elements aplicant nous mètodes d’anàlisi (espectroscòpia i electròlisi). Amb la finalitat d’establir una sistematització en l’estudi de les substàncies es van iniciar els primers intents de classificació:

Döbereiner (1829): va agrupar els elements amb propietats químiques semblants en grups de tres (tríades). Exem: Ca-Sr-Ba

Chancourtois (1862): disposà els elements sobre la superfícies d’un cilindre en forma d’hèlix segons masses atòmiques creixents.

Newlands (1864): llei de les octaves (disposà els elements segons un ordre creixent en la massa atòmica de forma que l’octau element tenia propietats semblants al primer).

TAULA PERIÒDICA DE MENDELEIEVTAULA PERIÒDICA DE MENDELEIEV

Al 1869 Al 1869 D.I. MendeleievD.I. Mendeleiev i L. i L. MeyerMeyer van establir una van establir una llei llei periòdicaperiòdica: les propietats dels : les propietats dels elements depenen periòdicament elements depenen periòdicament de la seua massa atòmica.de la seua massa atòmica.

• Va agrupar els elements amb Va agrupar els elements amb propietats químiques semblants propietats químiques semblants en en famíliesfamílies. .

• Va deixar Va deixar buitsbuits per a elements per a elements no coneguts.no coneguts.

• Va Va modificarmodificar algunes masses algunes masses atòmiques i atòmiques i invertiinvertir posicions en r posicions en algunes famílies. elements. algunes famílies. elements.

• Va Va predirpredir les propietats físiques les propietats físiques i químiques d’elements que i químiques d’elements que encara no havien segut encara no havien segut descoberts descoberts

Inconvenients:• La semblança d’alguns elements que estan col·locats en el grup 8 (Fe, Co, Ni).• Les terres rares i els gasos nobles no tenen cabuda• El canvi d’ordre no segueix la llei periòdica

LA LLEI PERIÒDICA ACTUALLA LLEI PERIÒDICA ACTUAL

• En 1914, En 1914, H. MoseleyH. Moseley en estudiar els en estudiar els espectres dels raigs X espectres dels raigs X emesos per distints emesos per distints elements, va establir elements, va establir una relació entre la una relació entre la freqüència i el seu freqüència i el seu nombre atòmic.nombre atòmic.

• Va establir que les Va establir que les propietats dels propietats dels elements químics són elements químics són funció periòdica del funció periòdica del nombre atòmicnombre atòmic (Z). (Z).

• La TP conté elements La TP conté elements de quatre tipus: de quatre tipus: Metalls, No Metalls, Metalls, No Metalls, Semimetalls, els Gasos Semimetalls, els Gasos nobles i l’hidrogen.nobles i l’hidrogen.

• La TP està dividida en 7 La TP està dividida en 7 períodes i 18 grups.períodes i 18 grups.

Actualment es coneixen uns 111 elements:

90 són metalls, 26 són radioactius, 16 són artificials i radioactius, 11 són gasos, 6

són gasos nobles, 2 són líquids.

JUSTIFICACIÓ DE LA TAULA JUSTIFICACIÓ DE LA TAULA PERIÒDICAPERIÒDICA

• GRUP: les propietats dels elements d’un mateix grup són GRUP: les propietats dels elements d’un mateix grup són semblants, aquest es justifica perque tenen el mateix semblants, aquest es justifica perque tenen el mateix nombre d’electrons a l’última capa (capa de valència).nombre d’electrons a l’última capa (capa de valència).

• PERÍODE: al llarg d’un període omplint la capa de PERÍODE: al llarg d’un període omplint la capa de valència, per tant el nombre d’elements que hi ha en un valència, per tant el nombre d’elements que hi ha en un període coincideix amb el nombre d’electrons que caben període coincideix amb el nombre d’electrons que caben en eixa capa.en eixa capa.

Bloc S

Bloc d

Bloc pBloc

f

APLICACIONSAPLICACIONS Tenint en compte que:Tenint en compte que:• Nº període coincideix amb el Nº de la capa de valènciaNº període coincideix amb el Nº de la capa de valència• Nº grup coincideix amb el Nº d’electrons de la capa de Nº grup coincideix amb el Nº d’electrons de la capa de

valència. valència. (per a elements del 2º i 3º període cal sumar 10)(per a elements del 2º i 3º període cal sumar 10)

Poden:Poden:• Situar un element en la TPSituar un element en la TP considerant la seua considerant la seua

configuració electrònica:configuració electrònica: O (Z=8): 1 sO (Z=8): 1 s22/ 2 s/ 2 s22 2 p 2 p44

Període 2Període 2 Grup: 2+4+10 = 14 Grup: 2+4+10 = 14

• Deduir la configuració electrònicaDeduir la configuració electrònica d’un element a partir d’un element a partir de la seua situació:de la seua situació:Un Element X que es trobe en el període 4 i el grup 5Un Element X que es trobe en el període 4 i el grup 5La capa de valència és la 4t i té 5 electrons en eixa capa.La capa de valència és la 4t i té 5 electrons en eixa capa.

X: [Ar] 4 sX: [Ar] 4 s22 3 d 3 d22

VARIACIÓ PERIÒDICA DEL RADI VARIACIÓ PERIÒDICA DEL RADI ATÒMICATÒMIC

Radi covalent i metàl·licRadi covalent i metàl·lic: : corresponen a la meitat de la corresponen a la meitat de la distància internuclear entre dos distància internuclear entre dos àtoms d’un mateix element. àtoms d’un mateix element.

Augmenta en Augmenta en descendir en un descendir en un grupgrup: els electrons : els electrons es situen en nivells es situen en nivells superior més superior més allunyats del nucli.allunyats del nucli.Disminueix a Disminueix a l’avançar en un l’avançar en un períodeperíode: augmenta : augmenta la càrrega nuclear la càrrega nuclear atraient amb més atraient amb més força als electrons força als electrons que es troben en la que es troben en la mateixa capa.mateixa capa.

VARIACIÓ DEL RADI IÒNICVARIACIÓ DEL RADI IÒNIC• Els cations són menors que Els cations són menors que

l’àtom neutrel’àtom neutre ja que al ja que al perdre electrons de la capa perdre electrons de la capa més externa, els que queden més externa, els que queden són atrets pel nucli amb més són atrets pel nucli amb més intensitat.intensitat.

• Els anions són majors que Els anions són majors que l’àtom neutrel’àtom neutre ja que al ja que al guanyar electrons augmenten guanyar electrons augmenten les repulsions i tendeixen a les repulsions i tendeixen a allunyar-se.allunyar-se.

En espècies isoelectròniques (les que tenen el mateix nombre d’electrons) la grandària de l’ió disminueix en augmentar la càrrega nuclear..

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ ID’IONITZACIÓ I

Primera Energia d’ionització és l’energia mínima necessària per a arrancar l’electró menys lligat d’un àtom neutre aïllat en el seu estat fonamenta (per a 1 mol de substància gasosa kJ/mol).

X(g) + EI1 X+(g) + e-

N: 1s2 2s2 2p3 situació desfavorable N+: 1s2 2s2 2p2

O: 1s2 2s2 2p4 situació favorable O+: 1s2 2s2 2p3

Augmenta a l’avançar en un període ja que augmenta la càrrega nuclear i els electrons són atrets amb més intensitat. Hi ha irregularitats (Be-B, N-O) que s’expliquen per l’estabilitat que presenten els àtoms amb orbitals plens o semiplens.

Disminueix al descendir en un grup ja que l’electró es troba a una major distància del nucli i es atret amb menor intensitat.

És un procés endotèrmic (EI >

0)

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ENERGIA D’IONITZACIÓ IID’IONITZACIÓ II

• La 2º Energia d’Ionització és La 2º Energia d’Ionització és l’energia necessària per extraure l’energia necessària per extraure el següent electró al ió el següent electró al ió monopositu.monopositu.

X+ (g) + EI2 X2+ (g) + e-

• Les energies d’ionització dels Les energies d’ionització dels successius ions augmenten amb successius ions augmenten amb la seua càrrega que s’interpreta la seua càrrega que s’interpreta com un increment de la força del com un increment de la força del nucli sobre els electrons que nucli sobre els electrons que resten. resten.

EIEI11 < EI < EI22 < EI < EI33 < EI < EI44 ... ...• Aquesta variació no és regular, hi Aquesta variació no és regular, hi

ha increments bruscos que ha increments bruscos que s’observen en el canvi de nivell s’observen en el canvi de nivell energèticenergètic

• La La 1ª afinitat electrònica1ª afinitat electrònica (AE) és l’energia (AE) és l’energia intercanviada en el procés intercanviada en el procés en el que un àtom, neutre, en el que un àtom, neutre, aïllat i en els seu estat aïllat i en els seu estat fonamental capta un electró fonamental capta un electró formant un ió negatiu.formant un ió negatiu.

X (g) + eX (g) + e-- X X-- (g) + AE (g) + AE• En la majoria dels casos és En la majoria dels casos és

un un procés exotèrmic procés exotèrmic favorablefavorable, excepte per als , excepte per als alcalinoterris i gasos alcalinoterris i gasos noblesnobles que és un procés que és un procés endotèrmic (desfavorable).endotèrmic (desfavorable).

VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’AFINITAT VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’AFINITAT ELECTRÒNICAELECTRÒNICA

• Existeixen una Existeixen una 2º, 3º2º, 3º, etc , etc afinitats electròniques, però afinitats electròniques, però totes són processos totes són processos desfavorables (endotèrmics), desfavorables (endotèrmics), per la gran repulsió que hi per la gran repulsió que hi ha entre l’anió ei el nou ha entre l’anió ei el nou electró.electró.• L’afinitat electrònica creix L’afinitat electrònica creix a l’avançar en un període i a l’avançar en un període i cap amunt en un grup.cap amunt en un grup.

• L’L’electronegativitatelectronegativitat ( (χχ) és l) és la capacitat d’un àtom per a a capacitat d’un àtom per a atraure cap a ell el par d’electrons compartit en un atraure cap a ell el par d’electrons compartit en un enllaç.enllaç.

• Existeixen dos escales:Existeixen dos escales: MullikenMulliken: valor mitjà de les EI i AE: valor mitjà de les EI i AE PaulingPauling: arbitràriament s’assigna el valor 4 a l’àtom : arbitràriament s’assigna el valor 4 a l’àtom

més electronegatiu (F) i 0’7 al menys electronegatiu més electronegatiu (F) i 0’7 al menys electronegatiu (Fr).(Fr).

VARIACIÓ PERIÒDICA DE VARIACIÓ PERIÒDICA DE L’ELECTRONEGATIVITATL’ELECTRONEGATIVITAT

L’electronegativitL’electronegativitat augmenta a at augmenta a l’avançar en un l’avançar en un període i període i disminueix al disminueix al baixar en un grupbaixar en un grup

REACTIVITATREACTIVITAT

• METALLS: tenen baixes EI, baixes AE i baixa χ. METALLS: tenen baixes EI, baixes AE i baixa χ. Perden fàcilment electrons (poder reductor) formant Perden fàcilment electrons (poder reductor) formant cations. La seua reactivitat disminueix a l’avançar en cations. La seua reactivitat disminueix a l’avançar en un període i augmenta al baixar en un grup.un període i augmenta al baixar en un grup.

• NO METALLS: tenen altes EI, altes AE i altes χ. NO METALLS: tenen altes EI, altes AE i altes χ. Capturen fàcilment electrons (poder oxidant) formant Capturen fàcilment electrons (poder oxidant) formant anions. La seua reactivitat augmenta a l’avançar en anions. La seua reactivitat augmenta a l’avançar en un període i disminueix al baixa en un grup.un període i disminueix al baixa en un grup.

• GASOS NOBLES: tenen altes EI, baixes AE. No GASOS NOBLES: tenen altes EI, baixes AE. No formen ions i són poc reactius.formen ions i són poc reactius.