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Un informe sobre la composición de los materiales químicos y su relación con la tabla periódica. El texto explica la evolución de la clasificación de los elementos hasta llegar a la actual tabla periódica, sus propiedades y cómo se organiza. Además, se describen los metales, no metales y metaloides, sus propiedades periódicas y los enlaces químicos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Los elementos químicos, su composición, propiedades, relación de con la tabla periódica y como impactan al medio ambiente.
Desde la antigüedad, los seres humanos nos hemos preguntado de que esta hecho todo, cuales son las propiedades de las cosas que podemos tocar, como están compuestas, que es lo elemental para formar todo. Bajo este pensamiento se dedujo erróneamente que los elementos principales de lo que todo material estaba compuesto eran el agua, el fuego, la tierra y el aire. Sim embargo, con el paso del tiempo y del mejoramiento de las técnicas experimentales en física y química pudimos observar que la materia es mucho más compleja de lo que parece y nos dimos a la tarea de mejorar las estrategias, las técnicas, los métodos, las herramientas para ir paso a paso descubriendo las propiedades de la materia hasta lo más ínfimo. Es así como los químicos del siglo XIX se encontraron con la necesidad de comenzar a ordenar los elementos hasta ese entonces descubiertos. La primer manera y la más natural fue ordenarlos por sus masas atómicas, pero esta clasificación no reflejaba las diferencias y similitudes entre los elementos. Hubo más clasificaciones de los elementos hasta llegar a la actual tabla periódica que tiene un acomodo no solo por masas atómicas o número atómico, sino también por afinidades electrónicas etc. En el transcurso de la clasificación e los elementos se pasaron por varios acomodos de estos sugeridos por varios científicos como: Döbereiner : Clasifico a los elementos en “Triadas” acomodadas por las similitudes entre los elementos agrupados. Chancourtois y Newlands : Ley de las Octavas, las propiedades de los elementos se repiten cada 8 elementos. Meyer : Los acomodo por su volumen atómico ya que encontró cierta periodicidad de los átomos comparando su volumen atómico. Mendeleïev : Clasifico a los elementos de acuerdo a su masa atómica y vio aparecer una periodicidad en lo que concierne a ciertas propiedades de los elementos La tabla periódica propuesta pon Mendeleïev dio paso a la actual tabla periódica. (LENNTECH, s.f.)
Las 7 filas que conforman la tabla periódica son los periodos que vienen dados por los 7 niveles de energía K, L, N, O, P, Q. El periodo que ocupa un elemento coincide con su última capa electrónica. Los elementos situados en un mismo periodo tienen propiedades diferentes, pero masas atómicas parecidas.
Se distinguen 4 bloques generados de acuerdo al orbital que están ocupando los electrones más externos: los orbitales son s, p, d, f, y que permiten respectivamente hasta 2, 6, 10 y 14 electrones. Al bloque s pertenecen los elementos alcalinos y alcalinotérreos; el bloque p está formado por los grupos que van del 13 al 18; el bloque d comprende los grupos que van del 3 al 12 y contiene los metales de transición; finalmente el bloque f que se posiciona en la parte inferior de los grupos, contiene a las tierras raras. (Pinos, 2019)
Metales, no metales y metaloides
Metales: La mayoría son maleables y dúctiles, son sólidos a temperatura ambiente (excepto el Hg que es líquido), tienden a tener energías de ionización bajas y típicamente pierden electrones, es decir, se oxidan en sus reacciones químicas. Los metales alcalinos siempre pierden un electrón y presentan iones con carga 1+. Los metales alcalinotérreos siempre pierden 2 electrones y presentan iones con carca 2+. Los metales de transición no tienen un patrón común y sus iones pueden tener cargas 1+, 2+ y 3+. Los compuestos entre un metal y un no metal tienden a ser iónicos, la mayoría de los óxidos metálicos son básicos y al disolverse en agua reaccionan para formar hidróxidos metálicos.
No metales: Su apariencia varía mucho, en general no presentan brillo, no son buenos conductores de electricidad o calor, en general los puntos de fusión son menores que los de los metales, existen 7 elementos no metales que en condiciones normales son moléculas diatómicas: H 2 , N 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2. Cuando los no metales reaccionan con los metales tienden a ganar electrones y generan aniones, es decir, se reducen. Los compuestos formados solo por no metales son sustancias moleculares (no iónicas). La mayoría son óxidos ácidos. Los cuales al disolverse en el agua reaccionan para formar ácidos. Puede combinarse con bases para formar sales
Metaloides: Tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales, el Silicio por ejemplo tiene brillo pero no es maleable ni dúctil, sino que es quebradizo. Además es menos un mal conductor de la electricidad o el calor. Se usan muy a menudo en la industria de los semiconductores (procesadores y memoria de las computadoras).
Tendencias periódicas del carácter metálico Es mayor en los elementos de la izquierda de la tabla periódica y tiende a decrecer conforme nos movemos a la derecha en un periodo (renglón) es decir, el carácter del no metal crece al aumentar el valor de la energía de ionización. En cualquier familia, el carácter metálico crece de arriba hacia abajo. Esta tendencia general no se observa necesariamente en los metales de transición.
Afinidad Electrónica: Es la energía liberada cuando un átomo gaseoso en su estado fundamental capta un electrón libre y se convierte en un ion mononegativo. (Tovar, 2019)
Electronegatividad: Capacidad relativa de un átomo para atraer electrones de otro átomo para enlazarse químicamente y formar un compuesto.
Energía de ionización: Energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.
Carácter Metálico: Se refiere a la capacidad de los elementos para perder electrones, es decir, para oxidarse.
Numero de Oxidación y Valencia
Los Números de Oxidación (también llamados Valencias o Estados de Oxidación) son números enteros que representan el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado. El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos. El número de oxidación se escribe de la siguiente manera: +1, +2, +3, +4, – 1, – 2, – 3, – 4, etc. Reglas para asignar número de Oxidación de los elementos
Lewis fue uno de los primeros en intentar proponer una teoría para explicar el enlace covalente, por ello creo notaciones abreviadas para una descripción más fácil de las uniones atómicas, que fueron las estructuras de Lewis.
FORMULA DE LEWIS Fórmula química en la cual se representan los electrones de valencia como pares de puntos o líneas entre dos átomos cuando éstos son compartidos y como pares de puntos cuando no son compartidos.
ENLACE METÁLICO El enlace metálico es el que mantiene unido a los átomos de los metales entre sí. Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de redes tridimensionales muy compactas.
PROPIEDADES DE LOS ENLACES
A. Propiedades de las sustancias iónicas Las sustancias iónicas se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas, por tanto, son sólidas. Su dureza es bastante grande, y tienen por lo tanto puntos de fusión y ebullición altos. Son solubles en disolventes polares como el agua. Cuando se tratan de sustancias disueltas tienen una conductividad alta. B. Propiedades de los compuestos covalentes
Los compuestos covalentes suelen presentarse en estado líquido o gaseoso, aunque también pueden ser sólidos. Por lo tanto, sus puntos de fusión y ebullición no son elevados. La solubilidad de estos compuestos es elevada en disolventes polares, y nula su capacidad conductora. Los sólidos covalentes macromoleculares, tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, malos conductores y en general insolubles.
C. Propiedades de los enlaces metálicos Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente. Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas. Presentan brillo metálico. Son dúctiles y maleables. Pueden emitir electrones cuando reciben energía en forma de calor.
que se observa entre las moléculas de los compuestos polares. En este caso, la interacción del hidrógeno con el oxígeno, el flúor y el nitrógeno no se produce. En el dipolo-dipolo, los electrones se distribuyen asimétricamente, de modo que los elementos más electronegativos terminan atrayendo a los electrones. En esta forma de unión, las moléculas consideradas polares interactúan para que los polos opuestos se conserven.
Impacto al medio ambiente
Las sustancias químicas son los componentes básicos de todos los seres, vivos o inertes, que hay en la Tierra. Muchas sustancias químicas existen de forma natural en el medio ambiente y se encuentran en el aire, el agua, los alimentos y nuestras casas. Otras son sintéticas y se utilizan en productos de uso cotidiano como los medicamentos, las computadoras, los tejidos o los combustibles. Además, otras sustancias químicas no se fabrican intencionalmente sino que son subproductos derivados de los procesos químicos. Muchas de las sustancias químicas que se utilizan para mejorar nuestra calidad de vida no son perjudiciales ni para el medio ambiente ni para la salud humana. Sin embargo, hay sustancias químicas que, en determinadas cantidades, pueden ser nocivas y sólo deben utilizarse cuando sus riesgos puedan controlarse adecuadamente. El impacto de las sustancias químicas al medio ambiente se establece según la cantidad de sustancia liberada, el tipo de sustancia, la concentración de la misma y el lugar donde se encuentre liberada. Algunas sustancias son nocivas si se liberan en el medio ambiente ya que pueden contaminar el medio ambiente aunque no haya un indicativo visual de esa contaminación, estas sustancias pueden durar muchos años en el medio ambiente e incluso pueden entrar en las cadenas alimentarias y acumularse para causar más daño. Lo que se puede hacer para minimizar los contaminantes de sustancias químicas es trabajar en conjunto con el gobierno del lugar y determinar los procesos adecuados para eliminar tanto las sustancias peligrosas como para limpiar las áreas ya afectadas. Todos debemos ser responsables por los productos químicos que usamos y ver que se eliminen de forma adecuada cuando ya no los utilicemos ya que así reduciremos el impacto al medio ambiente, también es necesario tomar conciencia de que estas medidas deben tomarse de inmediato y no esperar ya que la gran acumulación de sustancias nocivas va en aumento gracias a los proceso químicos para crear productos o subproductos de necesidad variadas para los seres humanos, debemos también tomar en cuenta que el medio ambiente no solo nos pertenece a nosotros sino que también les pertenece a las millones de especies animales que nos rodean, por lo tanto debemos saber que si nosotros nos olvidamos de nuestra responsabilidad no solo nos dañaremos a nosotros mismos, sino que también estaremos dañando a otros seres vivos que dependen de nuestro planeta para sobrevivir.
Conclusión
En este trabajo observamos las propiedades de los elementos y la tabla periódico, aprendimos que no todos los elementos se obtiene de la misma manera, incluso que la tabla periódico no es solo la colocación de los elementos por su número atómico, aprendimos que los elementos tienen diferentes afinidades y que depende de varios factores para poder unirse con otros y formar sustancias. La naturaleza ha realizado un extraordinario trabajo brindándonos ciertos elementos o sustancias con las cuales podemos extraer otros elementos y así continuar con la expansión de la tabla periódica, con la expansión de elementos para combinar y con la creación de sustancias cada vez más complejas que nos ayudan en nuestro día a día, pero también debemos ser conscientes de que todos estos procesos pueden ocasionar daños a nuestro medio ambiente y que debemos encontrar la manera de reducir los contaminantes que resultan de los procesos químicos. Es de una gran utilidad saber la manera en la que las sustancias, los átomos, los elementos, todo se puede combinar para crear nuevas formas o materiales que nos ayuden a seguir avanzando. También mediante todo este análisis descubrimos que los enlaces de las moléculas nos brindan seguridad ya que gracias a los enlaces y las fuerzas enlazantes es que un mouse o un teclado no se nos derrite en las manos a temperatura ambiente, o es que un celular no se torna líquido, o un ejemplo más perturbador es como gracias a estas fuerzas intermoleculares es que nuestro cuerpo no se deforma desde sus componentes más pequeños los átomos. Todo está compuesto por átomos de diversos elementos, todo tiene una metodología para ser creado y todo está conectado por medio de las características y propiedades que poseen los átomos para formar toda clase de sustancia y materia. Gracias a todo este trabajo sabemos que la frase “LA MATERIA (ENERGIA) NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA” cobra un gran sentido ya que por medio de diferentes procesos transformamos sustancias y materiales en otros con diferentes o similares propiedades a lo que eran antes de cambiar. Terminaremos indicando que gracias a la naturaleza tenemos todo lo que necesitamos y podemos producir lo que no encontramos en la naturaleza.
