clase 2 tabla periodica - introduccion a ala estequiometrìa
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QUIMICA GENERAL Dr. José Alfredo Cruz Monzón
ingquimico33@hotmail.com
Tabla Periódica
Introducción a la Estequiometria
Sistema de ordenamiento de los elementos en función del número
atómico (Z).
Las propiedades periódicas de los elementos son funciones
periódicas de sus números atómicos.
Este ordenamiento ha dado origen a :
Filas : Períodos
Columnas : Grupos o familias.
¿ QUE ES LA TABLA PERIODICA?
• Elementos que comparten niveles energéticos similares.
• Su disposición es horizontal (filas)
Ejemplo:
Bz=5: 1s2 2s2 2p1 Periodo: 2
Cz=6: 1s2 2s2 2p2 Periodo: 2
PERIODO
• Formados por elementos que poseen un patrón similar de
configuración de los electrones en la capa externa.
• Su disposición es vertical (columna)
Ejemplo:
Hz=1: 1s1 Familia : IA
Liz=3: 1s2 2s1 Familia : IA
GRUPO O FAMILIA
Ejemplo:
H1 : 1s1 Periodo: 1 y F: IA
Li3 : 1s2 2s1 Periodo: 2 y F: IA
B5 : 1s2 2s2 2p1 Periodo: 2 y F: IIIA
C6 : 1s2 2s2 2p2 Periodo: 2 y F: IVA
DETERMINACION DE PERIODO Y FAMILIA
Bloque “s”
Bloque “p”
Bloque “d
Bloque “f”
p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 s1 s2
d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10
f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14
H He
DETERMINACION DE PERIODO Y GRUPO
NOMBRE DE FAMILIAS O GRUPOS
En el Sistema Periódico (Tabla Periódica), los elementos se ordenan
según:
A) El aumento del número de protones.
B) La disminución del número de neutrones.
C) El aumento de su masa atómica.
D) La disminución del número de electrones.
E) El aumento de su volumen atómico.
Un elemento cuya configuración electrónica es 1s22s22p2 pertenece al:
A) Período 1 y Familia IVA.
B) Período 2 y Familia VIA.
C) Período 4 y Familia VIA.
D) Período 2 y Familia IVA.
E) Período 5 y Familia IIA.
La configuración electrónica ns2np5 es características de los elementos
llamados:
A) Halógenos.
B) Alcalinos térreos.
C) Alcalinos.
D) Calcógenos.
E) Gases nobles.
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
• Son los elementos que se ubican en la parte izquierda y central de la
tabla periódica.
• Son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Todos son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del Mercurio
(Hg), que es un líquido.
• Algunos ejemplos son: Sodio (Na), Aluminio (Al), Hierro (Fe) y Zinc (Zn).
• Tienen tendencia a ceder de electrones cuando participan en
reacciones, por lo tanto se oxidan.
ELEMENTOS METALICOS
• Se ubican en la parte superior derecha de
la T.P.
• Se caracterizan por ser malos
conductores del calor y la electricidad.
• Se presentan en cualquiera de los
estados de la materia y son quebradizos
en estado sólidos puros.
• Algunos ejemplos son: Cloro (Cl), Azufre
(S) y Carbono (C).
ELEMENTOS NO METALICOS
• Presentan un comportamiento
intermedio entre los metales y no
metales.
• Pueden presentar brillo o ser
opacos.
• Generalmente son mejores
conductores de calor y
electricidad que los elementos no
metálicos.
• Algunos ejemplos son: Boro (B),
Silicio (Si), Germanio (Ge) y
Arsénico (As).
METALOIDES
PROPIEDADES PERIÓDICAS
Corresponden a las propiedades de los elementos que varían
regularmente en un período.
Estas propiedades, tanto física como química, dependen de la
configuración electrónica del elemento.
Son propiedades periódicas:
La Electroafinidad (EA)
Potencial de Ionización (PI)
Electronegatividad (EN)
Radio Atómico (RA)
Volumen Atómico (VA).
PROPIEDADES PERIODICAS
Se define el radio atómico como la mitad de la distancia entre dos núcleos
de átomos del mismo elemento que están adyacentes.
RADIO ATOMICO
• Es la relación entre la masa atómica y la densidad electrónica de un
elemento.
• En la Tabla periódica, el volumen disminuye en un período de izquierda
a derecha.
• Aumenta en un grupo de acuerdo con el incremento de su número
atómico.
VOLUMEN ATOMICO
RADIO ATOMICO
El tamaño atómico aumenta al descender en un grupo
Disminuye al avanzar en un periodo
3p
e
e e
9p
e
e
e e
e e
e
e e
(1s22s1) (1s22s22p5 )
Radio Atómico en un Periodo
3p
e
e e
11
p
e
e
e e
e e
e
e e
(1s22s1) (1s22s22p63s1)
e
e
Radio Atómico en un Grupo
RADIO IONICO
Los iones positivos (cationes) son siempre menores que los átomos neutros a partir de los que se forman
Los iones negativos (aniones), son siempre mayores que los átomos neutros a partir de los que se forman
11
p
e
e
e e
e e
e
e e
(1s22s22p6)
e
11
p
e
e
e e
e e
e
e e
(1s22s22p63s1)
e
e
Radio Iónico en átomos ionizados - Cationes
8p
e
e
e e
e e
e
e
e
(1s22s22p6)
e
8p
e
e
e e
e e
e e
(1s22s22p4)
Radio Iónico en átomos Ionizados - Aniones
Es la energía necesaria para retirar el electrón más débilmente
retenido en un átomo gaseoso desde su estado fundamental.
POTENCIAL DE IONIZACION
Aumenta
D
i
s
m
i
n
u
y
e
POTENCIAL DE IONIZACION (P.I.)
Es la energía relacionada con la adición de un electrón a un
átomo gaseoso para formar un ión negativo.
ELECTROAFINIDAD
Aumenta
D
i
s
m
i
n
u
y
e
ELECTRONEGATIVIDAD
Aumenta
D
i
s
m
i
n
u
y
e
RESUMEN
EFECTO PANTALLA
Fuerzas atractivas (núcleo – electrón)
Fuerzas repulsivas (electrón – electrón)
Dadas las sgtes especies ordénelas en forma creciente:
Existe alguna forma practica de ordenarlos?
Si y va a depender del valor del número atómico y como varía el radio de
un átomo en un mismo período y familia.
Por lo general se cumple que:
V anión > V átomo neutro > V catión
Así tenemos que el ordenarlos de menor a mayor queda:
11Na+1 < 10Ne < 8O-2 < 16S < 11Na < 16S
-2
8O-2 16S 11Na+1 10Ne 16S
-2 11Na
Propiedad Grupo (desde arriba
hacia abajo)
Período (desde
derecha a izquierda)
Volumen Atómico
Radio Atómico
Potencial de Ionización
Electroafinidad
Electronegatividad
• Indica si aumenta o disminuye el comportamiento de la propiedad
periódica en un grupo y período.
¿Cuál de los siguientes átomos o iones es de mayor tamaño? Justifica la
elección.
A) Entre O (Z= 8) y S (Z= 16).
B) Entre Cl (Z= 17) y Mg (Z= 12).
C) Entre Na (Z= 11)y Cl (Z= 17).
D) Entre K (Z= 19) y Na (Z= 11).
¿Cuál de los siguientes átomos o iones presenta mayor
electronegatividad? Justifica la elección.
A)Entre Si (Z= 14) y Mg (Z= 12).
B)Entre Cl (Z= 17) y F (Z= 9).
C)Entre Li (Z= 3) y O (Z= 8).
En un grupo o familia a medida que aumenta el radio atómico, se debe
esperar que el volumen atómico:
A) Aumenta.
B) Disminuya.
C) Se mantenga,.
D) Aumenta al doble.
E) Disminuya la mitad.
¿Cuál de las siguientes propiedades que se indican aumenta al
descender por un grupo o familia?
I. Radio Atómico. II. Electronegatividad.
III. Volumen Atómico.
A)Sólo I.
B)Sólo II.
C)Sólo III.
D)Sólo I y II.
E)Sólo I y III.
Introducción a la Estequiometria
MOL:
Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partículas
elementales (átomos, moléculas, iones, partículas subatómicas, etc).
Por eso, al utilizar el término “mol”, debe dejar en claro si es:
1 mol de átomos : 1 mol Cu
1 mol de moléculas : 1 mol de H2O
1 mol de iones : 1 mol Na+
1 mol de partícula elemental : 1 mol protones
Este número tan impresionante:
602.000. 000.000. 000.000. 000.000
o sea: 602.000 trillones = 6,02 x 1023
tiene nombre propio, se llama Número de Avogadro.
Así tenemos:
1 mol CaSO4 : contiene 6,02 *1023 moléculas de CaSO4
1 mol de Ca2+ : contiene 6,02 *1023 iones Ca2+
Para comparar tendríamos que:
1 mol de canicas : contiene 6,02*1023 canicas los cuales
formarían una capa de casi 5 km de espesor!
Peso atómico, ecuación química y
estequiometría
X: símbolo del elemento
Z : numero atómico ( nª de protones en el nucleo). Caracteriza a cada elemento
A: número másico (nºde protones + nº de neutrones).
A
Z X
Isótopos: elementos con el mismo Z, pero distinto nùmero de masa (A)
Compuesto: Sustancia pura que contiene más de un elemento en proporciones
constantes y que puede descomponerse en los elementos que lo constituyen
- Los compuestos se representan por fórmulas
- Los símbolos representan los elementos que constituyen el compuesto.
- Los subíndices, el número de átomos de cada elemento en el compuesto
Elemento: Sustancia que no puede descomponerse en otras más sencillas.
Cada elemento se caracteriza por su símbolo. Se representa
Hidrógeno
Helio
Flúor
Sodio
1,0079 uma
4,0026 uma
18,9984 uma
22,9898 uma
1.6736 ·10-24 g/at 1.0078 g/mol
6.6463 ·10-24 g/at 4.0024 g/mol
31.632 ·10-24 g/at 19.048 g/mol
38.1746 ·10-24 g/at 22.9887g/mol
El número de Avogadro
tiene un valor de
6.022·1023
Para asignar las masas
atómicas se define la uma que
es la doceava parte del peso
del 12C.
1uma = 1.6605·10-24g
1g = 6.022·1023 uma
MASA ATÓMICA EN GRAMOS
1uma = 1.6605·10-24g/at
MOLES EN GRAMOS
NA = 6.022·1023 at/mol
MASA MOLAR DE UN ELEMENTO:
Es la masa atómica del elemento expresado en gramos.
Para 1 mol de atomos ( 6,023*1023 átomos ) su valor es el que aparece en la
tabla periódica y que, para fines prácticos se redondea.
Ejemplo :
Na = 22,99 uma = 23 uma = 23 gramos
I = 126,9uma = 127 uma = 127 gramos
V = 50,94 uma = 50,9 uma = 50,9 gramos
Es decir:
1 mol de atomos = masa molar del elemento
1 mol átomos C = 6,023*1023 átomos C = 12 gramos
1 mol átomos Ca = 6,023*1023 átomos Ca = 40 gramos
1 mol átomos Zn = 6,023*1023 átomos Zn = 65,4 gramos
MASA MOLECULAR:
Es la forma de expresar la masa de las moléculas.
Llamado también peso molecular corresponde a la suma de las masas atómicas
de los átomos que conforman la molécula.
Se expresa en g/mol
Ejemplo:
Peso Molecular H2O = 18 g / mol
Masa molecular H2SO4 = 98 g/mol
Determine los pesos moleculares de:
a) CaCO3 PM =
b) FeS PM =
c) (NH4)2SO4 PM =
d) (NH4)2Fe(SO4)2 PM =
NUMERO DE MOLES ( n )
Expresa la relación de la masa de la sustancia y su respectiva masa molar
(peso molecular)
n =𝑊
𝑃𝑀
Donde:
W = peso sustancia ( g )
PM = peso molecular ( g/mol)
Ejemplo:
1. Determine el numero de moles existente en 234,2 g de H20
2. Determine los gramos CaCO3 presentes en 0,82 moles de CaCO3
3. Determine los moles de ZnCl2 presentes en 2,4*¨1038 moléculas de ZnCl2
4. En una pepita de oro que pesa 1,5 g ¿Cuántos átomos de Au existen?
5. En una lamina de Cu de dimensiones 28 cm*50 mm*0,5 mm (densidad del
cobre 6,4 g/cm3). ¿Cuántos átomos existen?
1. Cuantas moléculas de CCl4 hay en 50 mL de CCl4 (tetracloruro de carbono)
puro?. Densidad CCl4 = 1,595 g/cm3
2. Uno de los metales pesados riesgosos es el Pb. Si se tiene un nivel de
30 ug Pb/dL de sangre, entonces expréselo en átomos Pb/mL sangre
3. Si se tienen 0,5 Tn de Ca(OH)2 entonces determine:
a. El numero de moles de Ca(OH)2 presentes.
b. El numero de moles OH-, presentes.
c. El numero de atomos totales
Composición Porcentual y Formulas
empíricas y moleculares. Deducción de formulas.
Composición centesimal
A partir de la fórmula de un compuesto podemos deducir la composición centesimal de cada elemento que contiene aplicando simples proporciones.
La suma de las proporciones de todos los elementos que componen una sustancia debe dar el 100 %.
% Elemento = gramos de un elemento * 100 gramos totales compuesto
Requiere conocer las masas atómicas de los elementos presentes en el
compuesto problema, y en base a ella realizar el calculo de las
proporciones de cada elemento.
1. La vitamina “C” o ácido ascórbico (C6 H8 O6) ayuda a prevenir la
enfermedad conocida como escorbuto y su consumo protege contra los
resfriados comunes. Calcula la composición elemental de la vitamina C
a partir de su fórmula química.
2. La fórmula molecular de la hidracina es N2H4 determina su composición
elemental.
3. Calcular el % de plata, nitrógeno y oxígeno que contiene el nitrato de
plata.
Ejemplo:
4. Determina la composición porcentual de cada elemento en:
a) H2SO4
b) NaClO
c) CuSO4 .5H2O
d) (NH4)2SO4}
5. Determinar el % Fe presente en 0,4457 g de un mineral que se
sabe que contiene FeCl3 y en el cual se tienen 0,0942 g de Cl.
6. Calcule el porciento de carbono en el propano
Tipos de Fórmulas
1. Molecular.
– Indica el nº de átomos existentes en cada molécula.
2. Empírica.
– Indica la proporción de átomos existentes en una sustancia.
– Está siempre reducida al máximo.
Ejemplo:
El peróxido de hidrógeno está formado por moléculas con dos átomos de
H y dos de O.
– Su fórmula molecular es H2O2.
– Su fórmula empírica es HO.
PROCEDIMIENTO FORMULA EMPIRICA Y MOLECULAR
1. Determinar los átomos gramos de cada elemento según:
N° átomos gramo = Peso sustancia elemental
peso atómico del elemento
2. Dividir a todos por el menor de ellos, con lo cual cada factor
corresponde al coeficiente del elemento. En caso de obtener un
decimal, multiplicar a todos por mínimo valor que lo convierta en
entero.
3. El valor entero obtenido es el coeficiente del elemento.
Ejemplo: 1. Calcular la fórmula empírica de un compuesto orgánico cuya
composición centesimal es la siguiente: 34,8 % de O ; 13 % de H y 52,2 % de C.
2. Determine la fórmula empírica de un compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno que contiene 38.7 % de C y 9.7 % de H.
Para determinar la formula molecular o verdadera, se debe calcular la relación
existente entre la formula verdadera y la empírica, según:
∅ =𝑃𝑀 𝑓ò𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟
𝑃𝑀 𝑓ò𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑒𝑚𝑝ì𝑟𝑖𝑐𝑎
Ejemplo: 1. Determine la fórmula verdadera de un compuesto orgánico cuya composición
centesimal es 34,8 % de O ; 13 % de H y 52,2 % de C, sabiendo además que la formula verdadera tiene una masa molar de 138 g/mol.
2. Determine la molecular de un compuesto cuyo análisis elemental reporta que
posee carbono, hidrógeno y oxígeno, pero del cual se sabe que contiene un 38.7 % de C y 9.7 % de H, asimismo que la formula verdadera tiene una masa molar igual a 186 g/mol.
Y para ello se hace necesario conocer los fundamentos ...........
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