Es importante diferenciar a un “elemento químico” de una sustancia simple. El ozono (O3) y el dioxígeno (O2) son dos sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento químico que forma estas dos sustancias simples es el oxígeno (O). Otro ejemplo es el del elemento químico carbono, que se presenta en la naturaleza como grafito o como diamante (estados alotrópicos).
Se conocen más de 118 elementos. Algunos se han encontrado en la naturaleza, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos. Otros han sido creados artificialmente en los aceleradores de partículas o en reactores atómicos. Estos últimos son inestables y sólo existen durante milésimas de segundo.
Los elementos químicos se encuentran clasificados en la tabla periódica de los elementos. A continuación se detallan los elementos conocidos, ordenados por su número atómico.
Símbolos químicos:
Los símbolos químicos son los distintos signos abreviados que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres completos.
Sin embargo, los átomos tienen unas masas fijas, denominadas masas atómicas relativas, así que los símbolos representan, a menudo, una masa molar del elemento o mol.
Elementos Químicos.
* Hidrógeno (H): en griego ‘engendrador de agua’ en idioma griego.
* Helio (He): de la atmósfera del Sol (el dios griego Helios).
Se descubrió por primera vez en el espectro de la corona solar durante un eclipse en 1868, aunque la mayoría de los científicos no lo aceptaron hasta que se aisló en la Tierra).
* Litio (Li): del griego lithos, ‘roca’.
* Berilio (Be) de beriio, esmeralda de color verde.
* Boro (B): del árabe buraq.
* Carbono (C): carbón.
* Nitrógeno (N): en griego ‘engendrador de nitratos’ (nitrum) en griego.
* Oxígeno (O): en griego ‘engendrador de ácidos’ (oxys).
* Flúor (F): del latín fluere.
* Neón (Ne). nuevo (del griego neos).
* Sodio (Na): Del latín sodanum (sosa). El símbolo Na viene del latín nátrium (nitrato de sodio).
* Magnesio (Mg): de Magnesia, comarca de Tesalia (Grecia).
* Aluminio (Al): del latín alumen.
* Silicio (Si): del latín sílex, sílice.
* Fósforo (P) del griego phosphoros, ‘portador de luz’ (el fósforo emite luz en la oscuridad porque arde al combinarse lentamente con el oxígeno del aire).
* Azufre (S) del latín sulphurium.
* Cloro (Cl) del griego chloros (amarillo verdoso).
* Argón (Ar) del griego argos, ‘inactivo’ (debido a que los gases nobles son poco reactivos).
* Potasio (K): del inglés pot ashes (‘cenizas’), ya que las cenizas de algunas plantas son ricas en potasio. El símbolo K proviene del griego kalium.
* Calcio (Ca) del griego calx, ‘caliza’. La caliza está formada por Ca2CO3.
* Escandio (Sc) de Scandia (Escandinavia).
* Titanio (Ti): de los Titanes, los primeros hijos de la Tierra según la mitología griega.
* Vanadio (V): de diosa escandinava Vanadis.
* Cromo (Cr): del griego chroma, ‘color’.
* Manganeso (Mn): de magnes, magnético.
* Hierro (Fe): del latín ferrum.
* Cobalto (Co): según una versión, proviene del griego kobalos, ‘mina’. Otra versión dice que proviene del nombre de un espíritu maligno de la mitología alemana.
* Niquel (Ni): proviene del término sueco koppar nickel y del alemán kupfer nickel, ‘cobre del demonio Nick’ o cobre falso (metal que aparece en las minas de cobre, pero no es cobre).
* Cobre (Cu): de cuprum, nombre de la isla de Chipre.
* Zinc (Zn): del alemán zink, que significa origen oscuro.
* Galio (Ga): de Gallia (nombre romano de Francia).
* Germanio (Ge): de Germania (nombre romano de Alemania).
*Arsénico (As): arsenikon, oropimente (auripigmentum) amarillo.
* Selenio (Se):de Selene (nombre griego de la Luna).
* Bromo (Br): del griego bromos, ‘hedor’.
* Kriptón (Kr): del griego kryptos, ‘oculto, secreto’.
* Rubidio (Rb): del latín rubidius, rojo muy intenso (a la llama).
* Estroncio (Sr): de Strontian, ciudad de Escocia.
* Itrio (Y): de Ytterby, pueblo de Suecia.
* Circonio o Zirconio (Zr): del árabe zargun, ‘color dorado’.
* Niobio (Nb): de Níobe (hija de (Tántalo).
* Molibdeno (Mo): de molybdos, ‘plomo’. (Al parecer, los primeros químicos lo confundieron con mena de plomo).
*Tecnecio (Tc): de technetos, ‘artificial’, porque fue uno de los primeros sintetizados.
* Rutenio (Ru): del latín Ruthenia (nombre romano de Rusia).
* Rodio (Rh): del griego rhodon, color rosado.
* Paladio (Pd): de la diosa griega de la sabiduría, Palas Atenea.
* Plata (Ag): del latín argéntum.
* Cadmio (Cd): del latín cadmia, nombre antiguo del carbonato de zinc. (Probablemente porque casi todo el cadmio industrial se obtiene como subproducto en el refinado de los minerales de zinc).
* Indio (In): debido al color índigo (añil) que se observa en su espectro.
* Estaño (Sn): del latín stannum.
* Telurio (Te): de tel-lus, ‘tierra’.
* Antimonio (Sb): del latín antimonium. El símbolo Sb, del latín stibium.
* Yodo (I): del griego iodes, violeta.
* Xenon (Xe): del griego xenon, ‘extranjero, extraño, raro’.
* Cesio (Cs): del latín caesius, color azul celeste.
* Bario (Ba): del griego barys, ‘pesado’.
* Lantano (La): del griego lanzanein, ‘yacer oculto’.
* Cerio (Ce): por el asteroide Ceres, descubierto dos años antes. El cerio metálico se encuentra principalmente en una aleación de hierro que se utiliza en las piedras de los encendedores.
* Praseodimio (Pr): de prasios, ‘verde’, y dídymos, ‘gemelo’.
* Neodimio (Nd): de neos-dýdimos, ‘nuevo gemelo (del lantano)’.
* Prometio (Pm): del dios griego Prometeo.
* Europio (Eu): de Europa.
* Terbio (Tb): de Ytterby, pueblo de Suecia.
* Disprosio (Dy): del griego dysprositos, volverse duro.
* Holmio (Ho): del latín Holmia (nombre romano de Estocolmo).
* Tulio (Tm): de Thule, nombre antiguo de Escandinavia.
* Lutecio (Lu): de Lutecia, antiguo nombre de París.
* Hafnio (Hf): de Hafnia, nombre latín de Copenhague.
* Tantalio (Ta): de Tántalo, un personaje de la mitología griega.
* Wolframio (W): del inglés wolfrahm; o Tungsteno, del sueco tung sten, ‘piedra pesada’.
* Renio (Re): del latín Rhenus (nombre romano del río Rin).
* Osmio (Os): del griego osme, olor (debido al fuerte olor del OsO4).
* Iridio (Ir): de arco iris.
* Oro (Au): de aurum, aurora resplandeciente.
* Mercurio (Hg): su nombre se debe al planeta del mismo nombre, pero su abreviatura es Hg porque Dioscórides lo llamaba «plata acuática» (en griego hydrárgyros, hydra: ‘agua’, gyros: ‘plata’).
* Talio (Tl): del griego thallos, tallo, vástago o retoño verde.
* Plomo (Pb): del latín plumbum.
* Bismuto (Bi): del alemán weisse masse, masa blanca.
* Polonio (Po): de Polonia, en honor al país de origen de Marie Curie, codescubridora del elemento, junto con su marido Pierre.
* Astato (At): del griego astatos, inestable.
* Radón (Rn): del inglés radium emanation (‘emanación radiactiva’).
* Francio (Fr): de Francia.
* Radio (Ra): del latín radius, ‘rayo’.
* Actinio (Ac): del griego aktinos, ‘destello o rayo’.
* Torio (Th): de Thor, dios de la guerra escandinavo.
* Protoactinio (Pa): del griego protos (primer) y actinium.
* Uranio (U): del planeta Urano.
* Neptunio (Np): del planeta Neptuno.
* Plutonio (Pu): del planetoide Plutón.
* Americio (Am): de América.
* Curio (Cm): en honor de Pierre y Marie Curie.
* Berkelio (Bk): de Berkeley, donde se encuentra una importante universidad californiana.
* Californio (Cf): del estado estadounidense de California.
* Einstenio (Es): en honor de Albert Einstein.
* Fermio (Fm): en honor de Enrico Fermi.
* Mendelevio (Md): en honor al químico ruso Dmitri Ivánovich Mendeléiev, precursor de la actual tabla periódica.
* Nobelio (No): en honor de Alfred Nobel.
* Lawrencio (Lr): en honor de E. O. Lawrence.
* Rutherfordio (Rf):en honor a Ernest Rutherford, científico colaborador del modelo atómico y física nuclear.
* Dubnio (Db): en honor al Joint Institute for Nuclear Research, un centro de investigación ruso localizado en Dubna.
* Seaborgio (Sg): en honor a Glenn T. Seaborg.
* Bohrio (Bh): en honor a Niels Bohr.
* Hassio (Hs): se debe al estado alemán de Hesse en el que se encuentra el grupo de investigación alemán Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI).
* Meitnerio (Mt): en honor a Lise Meitner, matemática y física de origen austríaco y sueco.
* Darmstadtio (Ds): en honor al lugar donde fue descubierto, Darmstadt, en donde se localiza el GSI.
* Roentgenio (Rg): en honor a Wilhelm Conrad Roentgen, descubridor de los rayos X.
A partir del numero atómico 112, se nombra a los elementos con la nomenclatura temporal de la IUPAC, en la que a cada elemento le corresponde como nombre su numero en latín.
Elementos Químicos.
Propiedades químicas:
El número atómico es el número entero positivo que equivale al úmero total de protones en un núcleo atómico. Se suele representar con la letra Z. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
Número atómico:
El número atómico indica el número de protones en el núcleo de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica.
En un átomo eléctricamente neutro (sin carga eléctrica neta) el número de protones ha de ser igual al de electrones. De este modo, el número atómico también indica el número de electrones y define la configuración electrónica de los átomos.
Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico.
Masa atómica:
Las masas atómicas de los elementos químicos se calculan como la media de las masas de los distintos isótopos de cada elemento ponderada con su abundancia, lo que explica la no correspondencia entre la masa atómica en umas de un elemento y el número de nucleones que alberga su núcleo.
Por ejemplo, en el caso del carbono:
12C, abundancia: 98,9 % (en tanto por uno 0,989)
13C, abundancia: 1,1 % (en tanto por uno 0,011)
Electronegatividad de Pauling
Densidad:
Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrita r). Dentro del sistema internacional de,unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3).
La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.
Punto de fusión:
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida.
Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera. Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición:
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cual la forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa.
Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera. Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K. En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.
Radio de Vanderwaals:
Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro.
Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos.
Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals. A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma.
Radio iónico:
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros.
Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Isótopos:
El número atómico no determina el número de neutrones en un núcleo atómico. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar.
Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos).
Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la núcleo puede sobrepasar al número de protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.
Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en sunúcleo.
Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un cuarto contienen 20 neutrones.
Los números atómicos de estos isótopos son:
17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37.
Los isótopos se escriben como sigue: 35Cl y 37Cl.
Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado, porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado
en la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma que siempre se
puede calcular el número de electrones fácilmente por medio del número másico.
Existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.
Corteza electrónica:
La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma
sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática.
Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados del núcleo, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones.
Energía de la primera ionización:
La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del círculo externo.
Energía de la segunda ionización:
Potencial estándar:
El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando está en equilibrio, con respecto al cero.
Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el símbolo Vº.
TABLA PERIÓDICA:
A lo largo del siglo XIX aumentó espectacularmente el número
de los elementos químicos conocidos. Se comprobó, además, que entre algunos elementos existían notables semejanzas en sus propiedades químicas y físicas.
Ante este hecho, y con objeto de presentar de modo racional los conocimientos de la Química, se creyó que podría ser muy útil
ordenar los elementos de algún modo que reflejase las relaciones existentes entre ellos.
Tras varios intentos, en 1869 el químico ruso D. Mendeleiev presentó una tabla en la que aparecían los elementos distribuidos en filas y columnas, agrupados ordenadamente en diversas
familias, siguiendo un orden creciente de masas atómica.
En la actualidad esta tabla aparece bastante modificada, ya que se ordenan los elementos por orden creciente de número atómico. Dicha tabla, a la que llamamos Tabla Periódica o Sistema Periódico, es una expresión de las relaciones que existen entre los elementos químicos. Por eso, favorece su estudio y nos permite deducir muchas de sus propiedades con sólo saber su situación
en ella.
Las 7 filas horizontales reciben el nombre de períodos y las 18 filas verticales o columnas se llaman grupos. Algunos de estos grupos tienen nombres especiales; así ocurre con el 16, los calcógenos (O,S,Se,Te); el 17, los halógenos (F,Cl,Br,I), o el 18, los gases nobles (He,Ne, Ar,...).
Propiedades periódicas :
La utilidad de la Tabla Periódica reside en que dicha ordenación de los elementos químicos permite poner de manifiesto muchas regularidades y semejanzas en sus propiedades y comportamientos.
Algunas de estas regularidades más importantes son:
- Metales: Se transforman fácilmente en iones positivos. Quedan situados a la izquierda y el centro de la tabla. Tienen propiedades comunes, como conducir la electricidad y el brillo metálico. En su mayoría son sólidos a temperatura ambiente.
- Semimetales: Se transforman con dificultad en iones positivos. Tienen propiedades intermedias entre los metales y los no metales.
- No metales: Se transforman fácilmente en iones negativos. Se sitúan en el lado derecho. Suelen ser líquidos o gases a temperatura ambiente, y son malos conductores de la electricidad.
- Inertes (Gases nobles -He, Ne, Ar,...): No forman iones. En condiciones normales, no se combinan con ningún otro elemento químico. Elementos en la columna más a la derecha.
Otras regularidades que aparecen en los elementos ordenados en la Tabla Periódica son:
En general, el radio atómico aumenta al descender en los grupos de la tabla.
Por otra parte, en general el radio atómico disminuye al avanzar a lo largo de un período. La explicación es que al avanzar en un período, mientras el número de capas de electrones permanece igual, la carga positiva del núcleo aumenta lo que hace que los electrones se acerquen más al núcleo, disminuyendo así el radio.
Electronegatividad: Basándose en la energía que es necesaria suministrarle a un átomo para arrancarle un electrón de su capa externa (su potencial de ionización) y la energía que liberará un
átomo cuando captura un electrón (su afinidad electrónica), Pauling elaboró una escala de electronegatividad, que mide la tendencia de los átomos a atraer hacia sí los electrones de otros
átomos cuando se unen con ellos. En general, crece de abajo a arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los períodos, siendo el Flúor el elemento más electronegativo y el Francio elementos.
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