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Indicador de logro:
Describe los criterios de organización presentes en la Tabla Periódica actual.
Cuando vamos a un supermercado, podemos observar que todos los productos están organizados en pasillos y espacios específicos. Por ejemplo, en un pasillo hallarás los cereales y, en otro más alejado, los detergentes. Es seguro que nunca estarán juntos, porque están agrupados según sus características y propiedades. Por ejemplo, si vas a comprar queso, como se trata de un producto lácteo, estará en el pasillo de los lácteos.
En la tabla periódica existen 13 símbolos químicos que son de únicamente una letra y el resto de ellos tienen dos letras, pero ¿cuál letra no aparece?
Lisa: Así ocurre con los elementos químicos que están ordenados en la tabla periódica según las características y propiedades. Pensemos un poco sobre cómo se relaciona con el calendario.
a. ¿Qué semejanzas podría tener la tabla periódica y un calendario?
b. Señala qué diferencias notas entre la tabla periódica y el calendario.
Irene: c. ¿Qué actividades de tu vida diaria se te ocurren que suelen repetirse en intervalos regulares de tiempo?
Posiblemente hayas pensado que tienen números, colores, columnas, filas, y que ayudan en la organización de los eventos que acontecerán durante el mes. Estás en lo correcto, de hecho, un calendario es una tabla que presenta los días organizados por semanas. Los días, desde el lunes hasta el domingo, se repiten cada semana, y se hallan bajo el mismo nombre, ubicados en columnas y, por lo general, las personas hacen actividades similares en esos días durante el mes.
Luis: Si la tabla periódica organiza los elementos químicos según sus propiedades, ¿crees que tienen similitudes entre filas y columnas?
Carlos: d. Indica cuál podría ser la característica que comparten los elementos que se encuentran en la misma fila y columna. e. ¿Por qué consideras que se le llama «periódica» a la tabla de los elementos químicos?
a. ¿Cómo ordenarías estos elementos químicos?
A. La tabla periódica es un rompecabezas
La tabla periódica está dividida en tres categorías: metales, semimetales (metaloides) y no metales. ¡Identifiquémoslos!
Procedimiento:
Cada parte enumerada de la tabla periódica deberás colorearla con diferentes colores. El número 1: gris, 2: azul, 3: verde y 4: amarillo.
Diferencia los elementos que se te asignaron en la lección anterior según el color que les corresponde. Puedes verificarlos en la tabla que construyeron. Responde las preguntas:
b. ¿Qué colores te han resultado?
c. ¿Cuál es el estado físico de los elementos metálicos?
d. ¿Cuáles elementos difieren de los demás respecto al estado físico?
e. Observa, ¿hay más metales que no metales?
Carlos: Hemos designado el azul para los metales, que están a la izquierda de la línea diagonal escalonada de la tabla (a excepción del hidrógeno). El verde para los semimetales y, para los no metales que aparecen a la derecha, el gris. El color amarillo es para los que aún no tienen designación oficial.
B. Armemos la tabla periódica
Observa la tabla periódica actual. Complétala con las propiedades de cada elemento químico.
Procedimiento:
A la izquierda de la tabla encontraras numerada la fila 1. Continúa escribiendo la secuencia numérica bajando por cada fila de la tabla. Las filas son los periodos. Por el momento no vas a incluir las dos filas exteriores.
a. ¿Cuántos periodos te han resultado?
En la primera casilla del periodo 1 está el símbolo del hidrógeno: H. Anota en la casilla del periodo 2 el símbolo del litio: Li y, en el periodo 3, el sodio: Na.
b. ¿Cuántos elementos tienen los periodos 2 y 3?
Escribe en la primera casilla del período 4 el símbolo del potasio: K y, en la del quinto, el rubidio: Rb.
c. ¿Cuántos elementos hay en ambos periodos?
Escribe el símbolo del elemento cesio: Cs, en la primera casilla del periodo 6 y, en el séptimo, el francio: Fr.
d. ¿Qué cantidad de elementos hay en estos últimos dos periodos?
Existen dos filas ubicadas en la parte inferior de la tabla, estas contienen los elementos que se denominan metales de transición interna o tierras raras y pertenecen a los periodos 6 y 7 respectivamente.
5. Anota en la casilla que comienza la primera fila del bloque exterior el símbolo del lantano: La y, en la de la segunda fila, el actinio: Ac.
6. En color rojo hallarás enumerada la primera columna, con 1. Sigue la secuencia numérica para cada columna hacia la derecha. A las columnas se les llama grupos.
e. ¿Cuántos grupos resultaron?
7. Colorea del mismo color todas las casillas del grupo 1, 2 y del 13 al 18. Estos son los elementos representativos. Colorea los que están al centro de la tabla del 3 al 12. Estos son los de transición.
8. Delinea el borde del grupo 1, excepto el hidrógeno. Estos se llaman metales alcalinos. Haz lo mismo con las casillas del grupo 2, estas se nombran metales alcalinotérreos, las del grupo 17 son los halógenos y, las del grupo 18, los gases nobles.
9. Enumera cada casilla iniciando con el grupo 1, periodo 1, hasta finalizar en la casilla del grupo 18, periodo 7. El número lo ubicarás en la parte superior izquierda, es el número atómico. Incluye en la enumeración los elementos que están en el bloque exterior.
f. ¿Cuál es el mayor número atómico?
Carlos: Como ya identificaste cuántos grupos y períodos tiene la tabla periódica, puedes identificar y colorear las siguientes casillas: (grupo 3, periodo 6) y el (grupo 3, periodo 7). Estas casillas se ubican en las filas con los símbolos La y Ac.
C. Configuración electrónica de átomos neutros
Procedimiento:
Colorea cada parte de la tabla periódica: el número 1: rojo, 2: azul, 3: anaranjado y 4: amarillo.
Diferencia los elementos que se te asignaron para construir la tabla en la lección anterior según su respectivo color. ¿Qué color tienes?
Luis: La tabla periódica se puede dividir en bloques: “s”, “p”, “d” y “f”, por eso se puede construir la configuración electrónica de los elementos.
En el siguiente esquema vamos a construir la configuración electrónica de varios elementos. El primer recuadro tiene unos paréntesis y ahí encerrarás al símbolo químico, lo cual indicará que nos referimos a su configuración electrónica.
3. ¿Cuál es el número atómico (Z) del hidrógeno (H)? ¿Cuántos electrones tiene? ¿En qué grupo y subnivel se ubica? Como tiene un electrón, tendrá que ir al orbital más bajo en energía, el 1s.
4. Sigue con el helio (He). ¿Cuál es su Z? ¿Cuántos electrones tiene? Este segundo electrón cabe en el 1s, completando el orbital y también el nivel de energía, n = 1. Esto explica por qué en el primer periodo solo existen dos elementos.
5. El siguiente es el litio (Li), Z = 3. ¿Cuántos electrones tiene? El nuevo electrón irá en el siguiente nivel, n = 2, y en el orbital de menor energía, el 2s.
6. En el berilio (Be), se llena el orbital 2s. ¿Cómo quedaría?
7. ¿Cuántos electrones tiene el boro (B), Z = 5? El nuevo electrón ocupa un orbital p cualquiera, todos tiene la misma energía. ¿Cómo queda?
Nico: Los elementos que se ubican en el mismo grupo de la tabla tienen el mismo número de electrones en su último orbital, por lo que tienen propiedades químicas similares.
Irene: Completa progresivamente los tres orbitales p con los elementos que continúan: carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O), flúor (F) y neón (Ne).
Del Li al Ne completamos el segundo nivel de energía, n = 2, el periodo 2 de la tabla periódica. En total, caben 8 electrones y, por eso, solo hay 8 elementos. Con el Ne se completa la capa.
Lisa: Con el sodio (Na) se empieza el llenado del n = 3 y se inicia el orbital 3s y los tres orbitales 3p. Así:
8. Completa progresivamente las configuraciones electrónicas de los elementos que continúan: magnesio (Mg), aluminio (Al), silicio (Si), fósforo (P), azufre (S), cloro (Cl) y argón (Ar).
Con el argón (Ar) se completa el periodo 3, pero no el tercer nivel de energía, el cual se llena con 18 electrones. ¿Dónde están los diez elementos que faltan? ¡Muy bien! Están en el periodo 4, corresponden a configuraciones electrónicas en las que el último electrón ocupa uno de los 5 orbitales 3d.
Siguiendo el principio de Aufbau, deberemos llenar el orbital 4s antes que el 3d, por tanto, esos 10 elementos que nos faltan corresponden al periodo 4 (n = 4) y no al tercero. Y así sucesivamente se completan las configuraciones…
Notación
Salti: Para la escritura abreviada de las configuraciones electrónicas se puede añadir la configuración del gas noble anterior. En el caso del calcio (Ca) quedaría así:
Nos dimos cuenta de que la configuración electrónica de cada elemento determina su ubicación en la tabla periódica. Los elementos químicos de un grupo tienen una ocupación similar al de los orbitales en su último nivel de energía, lo cual les da un comportamiento similar.
En cambio, todos los elementos de un periodo tienen sus electrones más externos ubicados en orbitales con igual número cuántico y, a su vez, corresponde al número de orden del periodo.
Irene: Vamos a verificar lo que has aprendido en cuanto a la organización de los elementos en la tabla periódica. Para esto jugarán en parejas con la misión de identificar los elementos a partir de sus propiedades y características.
Lisa: Para divertirte con el juego basta con tener cuatro copias de la tabla periódica por parejas. Lo jugarás cuantas veces quieras. Entonces, te recomiendo que las plastifiques y así ahorrarás en obtener más copias.
D. Nuestra misión: ¡A hundir ese elemento!
Nombra por turnos las especificaciones de ubicación de los elementos químicos y ganará el que “hunda” primero los elementos del otro. Necesitarás solamente dos copias de la tabla periódica y ¡listo!
Procedimiento:
Coloca las dos copias juntas sobre la mesa, de manera que formen un ángulo de 90°. Para mantenerlas firmes puedes utilizar un clip.
¡Listo para el juego! Basta con preguntar para intentar averiguar la casilla del elemento. La tabla de abajo la utilizarás para marcar los elementos que tu oponente identificará (pueden ser entre 2 a 5 elementos). La tabla de arriba será para encontrar a los de tu contrincante.
Irene: Las preguntas que harán son de respuesta única, por ejemplo: ¿Será un elemento metálico? ¿Es un buen conductor de la electricidad? ¿Está en el grupo de los elementos de transición? ¿Está en el sexto periodo y el grupo 12? ¿Es del bloque «d»? ¿Tiene número atómico 80? ¡Acertaste! ¡Es el mercurio (Hg)!
Carlos: ¿Ganaste? ¡Por supuesto que sí! No importa el resultado de la batalla, siempre has ganado porque aprendiste sobre la organización de los elementos químicos.
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