domingo, 30 de septiembre de 2012

RESUMEN 5 COMPLETO DE UNIDAD 2 ELEMENTOS QUIMICOS Y SU CLASIFICACION


2.2.3 Energía de ionización
La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón de un átomo en su estado fundamental y en fase gaseosa.1 La reacción puede expresarse de la siguiente forma:

Siendo  los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico;, la energía de ionización y  un electrón.
Esta energía corresponde a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa para sustraer el segundo electrón; este segundo potencial de ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática atractiva que soporta este segundo electrón es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.
Átomo neutro gaseoso y en estado fundamental para arrancarle el e- enlazado con menor fuerza, es decir, mide la fuerza con la que está unido el e- al átomo.
Es una energía muy elevada para los gases nobles y es necesaria una mayor cantidad de energía.
Las energías de ionización pequeña indican que los e- se arrancan con facilidad.
A medida que aumenta n el e- está más lejos del núcleo, la atracción es menor y por lo tanto, la energía de ionización es menor.


En el mismo periodo aumenta la carga nuclear y la energía de ionización tiene valores más grandes.

La energía de ionización del hidrógeno es de 13.6 eV. Las primeras energías de ionización varían sistemáticamente a lo largo de la Tabla Periódica, como se aprecia en la Figura 9. La variación de esta propiedad atómica es la misma que sigue la carga nuclear efectiva, esto es, aumenta a lo largo de un periodo y disminuye al descender en un grupo. Las energías de ionización también se pueden correlacionar con el radio atómico, de manera que elementos que tienen pequeños radios atómicos generalmente poseen elevadas energías de ionización. La explicación de esta correlación radica en el hecho de que en los átomos pequeños los electrones están más próximos al núcleo y experimentan una mayor fuerza de atracción de tipo coulombiana.

2.2.4 Afinidad electrónica
   La afinidad eléctrica, afinidad electrónica o AE es la energía intercambiada cuando un átomo neutro, gaseoso, y en su estado fundamental, capta un electrón y se convierte en un ión mono negativo 
La afinidad electrónica es la cantidad de energía absorbida por un átomo aislado en fase gaseosa para formar un ión con una carga eléctrica de −1. Si la energía no es absorbida, sino liberada en el proceso, la afinidad electrónica tendrá, en consecuencia, valor negativo tal y como sucede para la mayoría de los elementos químicos; en la medida en que la tendencia a adquirir electrones adicionales sea mayor, tanto más negativa será la afinidad electrónica. De este modo, el flúor es el elemento que con mayor facilidad adquiere un electrón adicional, mientras que el mercurio es el que menos.
          Aunque la afinidad eléctrica parece variar de forma caótica y desordenada a lo largo de la tabla periódica, se pueden apreciar patrones. Los no metales tienen afinidades electrónicas más bajas que los metales, exceptuando los gases nobles que presentan valores positivos por su estabilidad química, ya que la afinidad electrónica está influenciada por la regla del octeto. 

Los elementos del grupo 1, tienden a ganar un electrón y formar aniones −1, completando el subnivel s, mientras que los elementos del grupo 2, que ya lo tienen completo, no presentan esa tendencia. Análogamente sucede en el bloque p, donde las afinidades electrónicas se van haciendo más negativas a medida que nos acercamos a los gases nobles. Existen átomos que presentan capas de valencia con lugares vacantes o "huecos", que pueden ser ocupados por electrones. 
Entonces cuando a un átomo neutro se le añaden uno o más electrones se presenta un desprendimiento de energía, conocida como afinidad eléctrica, obteniéndose como resultado la formación de aniones. 
Aunque la magnitud de dicha energía liberada sólo puede determinarse indirectamente y muy rara vez con gran exactitud, en la tabla periódica la podemos predecir en orden ascendente en un mismo período, de izquierda a derecha, y en un mismo grupo, de abajo hacia arriba.
          Hay que tener en cuenta, que la adición de un electrón a un metal alcalino es un proceso exotérmico. Puesto que la pérdida de un electrón por ionización es endotérmica (requiere energía) y la ganancia de un electrón es exotérmica (libera energía), en el cado de los metales alcalinos la formación de un ion negativo es energéticamente preferible a la formación de un ion positivo. Esto contradice el dogma que se suele enseñar en los cursos de introducción a la química. Sin embargo, no debemos olvidar que la formación de iones implica una competencia por los electrones de los elementos. Debido a que la formación de un anión de un no metal es más exotérmica (es decir, libera más energía), que la de un metal, son los no metales los que ganan un electrón, en vez de los metales.

2.2.5 Numero de oxidación
         El número de oxidación es la cantidad de electrones que tiende a ceder o adquirir un átomo en una reacción química con otros átomos para poder -de ésa manera- adquirir cierta estabilidad química.

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.

Oxidación: La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

Tipos de oxidación

•Oxidación lenta 
◦La que ocurre casi siempre en los metales a causa del agua o aire, causando su corrosión y pérdida de brillo y otras propiedades características de los metales, desprendiendo cantidades de calor inapreciables; al fundir un metal se acelera la oxidación, pero el calor proviene principalmente de la fuente que derritió el metal y no del proceso químico (una excepción sería el aluminio en la soldadura autógena). 

•Oxidación rápida 
◦La que ocurre durante lo que ya sería la combustión, desprendiendo cantidades apreciables de calor, en forma de fuego, y ocurre principalmente en substancias que contienen carbono e hidrógeno, (Hidrocarburos) 

             Combinaciones
Cuando el oxígeno se combina con un metal, puede formar o bien óxidos básicos o peróxidos, estos óxidos se caracterizan por ser de tipo básicos.

Si se combina el oxígeno con un no metal forma óxidos ácidos también llamados anhídridos y caracterizados por ser de tipo ácido (actúan como ácido).
2.2.6 Electronegatividad
La Electronegatividad de un elemento mide su tendencia a atraer hacia sí electrones, cuando está químicamente combinado con otro átomo. Cuanto mayor sea, mayor será su capacidad para atraerlos.Pauling la definió como la capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia así. Sus valores, basados  en datos termoquímicos, han sido determinados en una escala arbitraria, denominada escala de Pauling, cuyo valor máximo es 4 que es el valor asignado al flúor, el elemento más electronegativo. El elemento menos  electronegativo, el cesio, tiene una electronegatividad de 0,7.
La electronegatividad de un átomo en una molécula está relacionada con su potencial de ionización y su electroafinidad. Un átomo con una afinidad electrónica muy negativa y un potencial de ionización elevado, atraerá electrones de otros átomos y además se resistirá a dejar ir sus electrones ante atracciones externas; será muy electronegativo.
Variación periódica
·         Las electronegatividades de los elementos representativos aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los periodos y de abajo a arriba dentro de cada grupo.
·         Las variaciones de electronegatividades de los elementos de transición no son tan regulares. En general, las energías de ionización y las electronegatividades son inferiores para los elementos de la zona inferior izquierda de la tabla periódica que para los de la zona superior derecha.
El concepto de la electronegatividad es muy útil para conocer el tipo de enlace que originarán dos átomos en su unión: El enlace entre átomos de la misma clase y de la misma electronegatividad es apolar.
Cuanto mayor sean las diferencias de electronegatividad entre dos átomos tanto mayor será la densidad electrónica del orbital molecular en las proximidades del átomo más electronegativo. Se origina un enlace polar.
Cuando la diferencia de electronegatividades es suficientemente alta, se produce una transferencia completa de electrones, dando lugar a la formación de especies iónicas.
La electronegatividad es una medida de la fuerza con la que un átomo atrae un par de electrones de un enlace. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre átomos implicados en un enlace más polar será éste. Los compuestos formados por elementos con electronegatividades muy diferentes tienden a formar enlaces con un marcado carácter iónico
2.3 Aplicación: Impacto económico o ambiental de algunos elementos
Los elementos químicos normalmente no se hallan libres en la naturaleza, si no que más bien, bajo la forma de combinaciones. Entre los que se encuentran libres podemos  citar: El oxigeno, azufre, carbono, gases raros del aire y otros pocos mas .La mayor parte de ellos tienen que obtenerse de sus compuestos, y estos se encuentran en la naturaleza  al estado de mezclas más o menos complejas.
Los elemento bajo  cualquier forma que se presenten, están naturalmente distribuidos, ya sea en los minerales o en los organismos vegetales y animales; encontrándose algunos en pequeñas cantidades y otros en proporciones mayores.

De acuerdo con el tipo de subnivel que ha sido llenado, los elementos se pueden dividir en categorías: los elementos representativos, los gases nobles, los elementos de transición (o metales de transición), los lantánidos y los actínidos.
La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales.
Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad.

Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor).

Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo.

Propiedades atómicas
La estructura de la tabla periódica moderna está basada en las configuraciones electrónicas de los elementos químicos. Estas configuraciones electrónicas presentan muchas regularidades a los largo de los grupos  y  periodos de la misma. No es de extrañar, que ciertas propiedades de los átomos varíen de forma regular y sistemática en función del número de electrones de aquellos. Las propiedades más significativas de los átomos  que varían sistemáticamente a lo largo de la tabla periódica son denominadas propiedades atómicas.

2.3.1 Abundancia de los elementos en la naturaleza
El número de elementos que existen en la naturaleza es de 92 pero pueden añadirse algunos elementos obtenidos artificialmente.
Un elemento es una sustancia constituida por átomos con el mismo número atómico. Algunos elementos comunes son oxígeno, nitrógeno, hierro, cobre, oro, plata, hidrógeno, cloro y uranio. Aproximadamente el 75% de los elementos son metales y los otros son no metales. La mayor parte de los elementos son sólidos a temperatura ambiente, dos de ellos (mercurio y bromo) son líquidos y el resto son gases. Pocos elementos se encuentran en la naturaleza en estado libre (no combinados), entre ellos el oxígeno, nitrógeno; los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón); azufre, cobre plata y oro. Los más de los elementos se encuentran en la naturaleza combinados con otros elementos formando compuestos.
Los elementos están clasificados en familias o grupos en la tabla periódica. También se clasifican en metales y no metales. Un elemento metálico es aquel cuyos átomos forman iones positivos en solución, y uno no metálico aquel que forma iones negativos en solución.
Los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero no necesariamente el mismo peso atómico. Los átomos con el mismo número atómico, pero diferentes pesos, se llaman isótopos. Todos los elementos tienen isótopos, aunque en ciertos casos sólo se conocen los isótopos sintéticos. Muchos de los isótopos de los diferentes elementos son inestables, o radiactivos, y por ende se desintegran para forma átomos estables, del mismo elemento o de algún otro.
Se han sintetizado varios elementos presentes solamente en trazas o ausentes en la naturaleza. Son el tecnecio, prometió, astatinio, francio y todos los elementos con números atómicos superiores a 92.
Abundancia cósmica. La abundancia de los elementos en las rocas de la Tierra, la Tierra en general, los meteoritos, el sistema solar, las galaxias o todo el universo, corresponde al promedio de las cantidades relativas de los elementos químicos presentes o, en otras palabreas, a la composición química promedio. La abundancia de los elementos está dada por el número de átomos de un elemento de referencia.
Distribución geoquímica. La distribución de los elementos químicos en las principales zonas de la Tierra (corteza, manto, núcleo) depende de la historia remota y de la evolución subsecuente tanto de la Tierra como del sistema solar. Dado que estos eventos ocurrieron hace largo tiempo y no hay evidencia directa de lo que en realidad sucedió, hay mucha especulación en la explicación actual de la distribución de los elementos en las principales zonas de la Tierra.
Elementos actínidos. Actinide elements. Serie de elementos que comienza con el actinio (número atómico 89) y que incluye el torio, protactinio, uranio y los elementos transuránicos.



2.3.2 Elementos de importancia económica
Los elementos constituyen un gran sustento económico en el mundo, ya que estos son los que se usan para el desarrollo en los avances de un país brindando muchas aportaciones en diversos campos tales como: la mecánica, metalurgia, joyería, electricidad, bonos, tecnología entre otras cosas. Pero sin duda los mayores aporta dotes son los combustibles y comburentes ya que estos contienen un gran valor en el mercado de países potencia.
Combustibles y carburantes.
Los combustibles son cuerpos capaces de combinarse con él oxigeno con desprendimiento de calor. Los productos de la combustión son generalmente gaseosos. Por razones prácticas, la combustión no debe ser ni muy rápida ni demasiado lenta.
Puede hacerse una distinción entre los combustibles quemados en los hogares y los carburantes utilizados en los motores de explosión; aunque todos los carburantes pueden ser empleados como combustibles, no ocurre lo mismo a la viceversa.
Clasificación y utilización de los combustibles:
Los distintos combustibles y carburantes utilizados pueden ser: sólidos, líquidos o gaseosos.
Combustibles sólidos: carbones naturales y madera
Combustibles líquidos: petróleo
Combustibles gaseosos: gas natural, butano, propano, hidrogeno, acetileno.
Además de los combustibles y carburante existen otros elementos de gran importancia económica mundial tales como: hierro, sodio, potasio, aluminio, cobre, cromo, zinc, bario, níquel, litio, plata, oro etc.
Los cuales tienen diversas aplicaciones en el sustento económico, por ejemplo:
El hierro y cromo: son usados en la metalurgia (fundición de acero)
Aluminio y cobre: electricidad y mecánica.
Oro y plata: joyería y monedas.
Clasificación de los metales de acuerdo a su distribución en la naturaleza
La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza combinados químicamente forma de minerales.
Un mineral es una sustancia natural con una composición química característica, que varía sólo dentro de ciertos límites.
Un depósito mineral cuya concentración es adecuada para extraer un metal específico, se conoce como mena. En la siguiente tabla se agrupan los principales tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los tipos de minerales además también podemos observar una clasificación de los metales basados en sus minerales.
Además de los minerales encontrados en la corteza terrestre, el agua de mar es una rica fuente de algunos iones metálicos.
La clasificación se puede realizar atendiendo a muy diversos criterios, desde su proceso de formación en la Naturaleza hasta su tipo de cristalización, pasando por el que se basa en su composición química. Este último es el sistema más empleado y siguiéndolo pueden distinguirse ocho clases principales:
Clase I: Elementos Nativos: son minerales que se presentan como elementos aislados, sin combinar con otros. Atendiendo a sus caracteres más generales pueden agruparse en tres apartados: Metales nativos: oro, plata, platino, cobre, plomo, iridio, osmio, hierro y ferroníquel. Entre sus propiedades hay que citar que presentan simetría cúbica, elevada conductividad térmica y eléctrica, brillo típicamente metálico, dureza baja, ductilidad y maleabilidad.
Semimetales nativos: Incluyen el arsénico, antimonio, bismuto, selenio y teluro. Los tres primeros cristalizan en el sistema hexagonal, mientras que los dos últimos lo hacen en el trigonal. Presentan un enlace intermedio entre el metálico y el covalente, una fragilidad mayor que la de los metales y una conductividad más baja.
No metales nativos: Incluyen el azufre y el carbono, este último en sus dos formas de diamante y grafito. El azufre tiene una dureza y un punto de fusión muy bajos, y cristaliza en el sistema rómbico. El diamante cristaliza en el sistema cúbico, tiene una dureza muy elevada, gran estabilidad química y baja conductividad eléctrica. El grafito cristaliza en el sistema hexagonal, es muy blando y tiene elevada conductividad.

2.3.3 Elementos contaminantes
         En La sociedad en la que vivimos cuya población que utiliza productos de apoyo tiene un porcentaje elevado del 40% y para las personas que tienen una discapacidad severa este porcentaje se eleva hasta el 81% es necesario una concienciación medio ambiental para que estos productos de apoyo sean reutilizados por otras personas. Es necesario reutilizar y reciclar ya que así los productos de apoyo no contaminarían ya que estos productos tiene elementos contaminantes que perjudican seriamente al medio ambiente, esto al no disponer de depósitos específicos para la reutilización son depositados en los vertederos, cuyo tratamiento no es el adecuado para la posible reutilización. Los productos apoyo contienen elementos contaminantes como:
Poliuretano: el poliuretano es materia prima para la confección industrial de componentes plásticos.....entiéndase como: Vasos, Botes, Bolsas, Pajitas, Sillas, Mesas, Etc. se obtiene mediante condensación de poli oles combinados con poliisocianatos. Se subdivide en dos grandes grupos, termoestables y termoplásticos. Es un elemento contaminante.
PVC: Entre sus características están su alto contenido en halógenos. Es dúctil y tenaz; presenta estabilidad dimensional y resistencia ambiental. Además, es reciclable por varios métodos. Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, característica que le permite ser usado en un gran número de aplicaciones. Es un elemento contaminante.
Aluminio: Es un metal ligero, es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto poder de reflexión de radiaciones luminosas y térmicas. Abundante en la naturaleza. Es el tercer elemento más común en la corteza terrestre, tras el oxígeno y el silicio. Su producción metalúrgica a partir de minerales es muy costosa y requiere gran cantidad de energía eléctrica. Material fácil y barato de reciclar. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas.
Plástico: Los plásticos son sustancias formadas por macromoléculas orgánicas llamadas polímeros. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
Baterías: las baterías contienen metales pesados y compuestos químicos, muchos de ellos perjudiciales para el medio ambiente. Es muy importante no tirarlas a la basura (en la mayoría de los países eso no está permitido), y llevarlas a un centro de reciclado. Actualmente, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas también se hacen cargo de las baterías gastadas.
Los contaminantes químicos se puede diferenciar según el siguiente esquema: 

1.  asbestos, sílice y otros minerales 

2. Metales 
ejemplos: 
plomo, mercurio y compuestos orgánicos de mercurio, cadmio, zinc, cromo y cobre (entre otros) 

3. Semimetales 
arsénico, fósforo, selenio, telurio 

4. otros sustancias y compuestos inorgánicas como: 

halógenos (flúor, cloro, bromo) 

azufre y compuestos de azufre (ácido sulfúrico, dióxido de azufre) 

derivados del nitrógeno (amoniaco, óxidos de nitrógeno) 

cianuro, ácido cianhídrico, derivados cianohalogenados 

(entre otros) 

5. compuestos orgánicos 

hidrocarburos como: 

hidrocarburos alifáticos (todo tipo de combustible, metano, butano, propano etcétera) 

hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) ("BTX") 

hidrocarburos aromáticos poli cíclicos (antraceno, benzoantraceno, naftalina) 

hidrocarburos clorados / homogenizados (cloro benceno, cloro fenol) 

otros grupos de compuestos orgánicos como por ejemplo: 

alcoholes (metílico, propílico etcétera) 
aldehídos (formaldehido) 
Glicoles 
Cetonas 
Esteres 
Éteres 
Ácidos orgánicos



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