elementuen sistema periodikoa · whitten, davis, peck & stanley (2008). comparaciones de los...

Elementuen Sistema

Periodikoa

USE &Selektibitate batzarretik:

Konfigurazio elektronikoa eta propietate periodikoak (ioi monoatomikoak barne)

Espezie kimikoen tamainak (atomoak eta ioia)

Lehenbiziko ionizazio-energia.

Elektronegatibitateari buruzko galderak lotura kimikoaren ariketetan sartuko dira.

Itziar Izurieta (2019 martxoa)

Gaiari lotutako EDUKIAK (127/2016 Dekretua, Batxilergoko curriculuma)

Elementuen egitura atomikoa eta sailkapen periodikoa Elementuen sailkapen periodikoaren eboluzio historikoa. Gaur egungo taula periodikoa.

Egitura elektronikoa eta periodikotasuna. Elementuen propietateen joera periodikoak.

Aurkibidea:

1 Sistema periodikoa ................................................................................................... 1

1.1 Aurrekariak......................................................................................................... 1

1.2 Zer da eta nola dago antolatuta? ....................................................................... 2

1.3 Taula periodikoa eta konfigurazio elektronikoak .............................................. 4

2 Karga nuklear eraginkorra ........................................................................................ 5

3 Anioi eta katioi monoatomikoak .............................................................................. 8

4 Propietate periodikoak ............................................................................................. 8

4.1 Erradio atomikoa eta ionikoa............................................................................. 8

4.2 Ionizazio-energia (Ei) ....................................................................................... 10

4.3 Afinitate elektronikoa (Ae) ............................................................................... 11

4.4 Elektronegatibitatea ........................................................................................ 12

4.5 Izaera metalikoa ............................................................................................... 13

Taula periodikoan kokapena ........................................................................ 13

Elektroiak galtzeko joerak ............................................................................ 13

5 Informazio-iturriak .................................................................................................. 15

Elementuen Sistema Periodikoa (I.I) 1/17

1 Sistema periodikoa Elementu berriak aurkitu eta haien propietateak aztertu ahala, zientzialariak ohartu zizren haietako batzuek antzeko propietateak zituztela. Horrenbestez, sailkapen bat egitea pentsatu zuten, antzekotasun horietan oinarrituta.

1.1 Aurrekariak

XIX. mendean, ordura arte aurkitutako elementuak masa atomikoaren arabera antolatzen hasi ziren. Gehiago egon baziren ere nabarmentzekoak dira beraien originaltasunagatik ondokoak:

Bazirudien Mendeleiv-en taula periodikoa behin betikoa izango zela. Kimikari errusiarrak bazekien jadanik elementu kimikoen propietateak periodikoak zirela.

Baina XX. mendera arte, ez zuten jakin azaltzen zergatik ziren periodikoak. Horretarako giltzarria izan ziren:


1911an Rutherfordek frogatu zuen atomo baten karga nuklearra (zenbaki atomikoa) proportzional zela elementuaren maa atomoarekiko.

1913an, Henry Moseleyk, ondorioztatu zuen elementuak zenbaki atomikoen arabera antolatzen zirela uhin luzeraren arabera kokatuz gero.

Elementuen isotopoak aurkitu zituztenean, konturatu ziren propietate kimikoak ez direla aldatzen masa atomikoaren arabera, baizik eta zenbaki atomikoaren arabera.

Ondorioz, XX. mendearen hasieran, Hery Moseley kimikari ingelesak Mendeleiven taula hobetsi zuen; horretarako, masa atomikoa kontuan hartu gabe, zenbaki atomikoari begira ordenatu zituen elementuak. Taula berri horretan, argi eta garbi gelditu zen zenbat elementu zeuden aurkitu gabe.

XX. mendearen erdialdean, Glenn T. Seaborgek zenbait aldaketa egin zituen sistema periodikoan: berak identifikatuak zituen elementu transuranido batzuk gehitu (89.etik 103.era bitartekoak), eta serie aktinidoa proposatu zuen.

1.2 Zer da eta nola dago antolatuta?

Elementu kimikoak sailkatzeko erabiltzen den taula bat da, non elementuak elkarrekin dauden ordenatuta propietateen antzekotasunaren arabera.

Elementuak zenbaki atomikoaren arabera daude ordenatuta.


Sailkapen orokor bat behatzen da goiko taulan: ez-metalak eskumako aldean H izan ezik, erdimetalak eta metalak ezkerrean.

Zutabe bertikalak; hamazortzi dira. Talde berean dauden elementuek antzerako propietate kimikoak aurkezten

dituzte. Haien balentzia-elektroi kopurua berdina da. 1., 2. eta 13.-tik 18.-ra talde adierazgarriak dira:

3.-tik 12.-ra trantsizio-elementuak dira. Trantsizio-metalen artean, lur arraro edo barne-trantsizioko metalak deritzen elementuak daude: lantanidoak eta aktinidoak, gehienak hamalau zutabeko bi ilaratan idatziak.

Trantsizio-elementuetan, elektroi bereizleak d orbital bat betetzen du, eta barne-trantsiziokoetan, f orbital bat. Elementuen talde horien konfigurazio elektronikoa ez da elementu adierazgarriena bezain erregularra izaten, eta sarri agertzen dira salbuespenak.

Oharra: Taula

Periodikoaren zutabe kopuruak zerikusi zuzena

du orbital bakoitzean sartzen den elektroi

kopuruarekin.

Errenkada horizontalak Periodo bereko elementu guztiek maila elektronikoen kopuru berbera dute,

periodoaren zenbakia hain zuzen ere. Zazpi dira. Alkalino batekin hasten dira eta bukatu gas noble batekin. Beheko aldean daudenak lantanidoak eta aktinidoak dira (lur arraroak edo

barne-trantsizio-elementuak).


1.3 Taula periodikoa eta konfigurazio elektronikoak

Taula periodikoa eta konfigurazio elektronikoak erlazionaturik daude era honetan:

Kontuan hartzen badira atomo neutroen azken maila elektronikoak, elementuaren kokapena jakin daiteke. Horren arrazoia azken maila elektronikoa elementuaren talde eta periodoarekin erlazionaturik dagoelako da.


Elementuen Lewis-en egiturak idazten badira, taula periodikoa honela geratzen da:

2 Karga nuklear eraginkorra Elektroi bakarreko atomoan elektroiak jasan egiten du nukleo positiboaren erakarpen indar osoa. Atomo polielektronikoetan, aldiz, kanpoko elektroiak nukleoak erakarrita daude eta aldi berean jasaten dute beste elektroien aldarapenak. Barneko elektroiek pantaila edo langa modura oztopatzen dute kanpoko elektroi baten gaineko nukleoaren erakarpena eta hortik datorkio izena, pantailatze-efektua. Elektroiaren gaineko nukleoranzko erakarpena ahuldu edo indargabetu egiten da.

Karga nuklear eraginkorra elektroi batek dituen protoien eragin garbia da. Zenbaki hori lortzeko kontuan hartu behar dira nukleoko protoien kopurua (erakarpen-indarrak) eta kendu barneko mailetako elektroien kopurua (alderatze-indarrak).

Hori dela eta, elektroi bat ez dago karga nuklear osoaren menpe, baizik “karga nuklear eraginkorra” delakoaren menpe.


Karga nuklear eraginkorra, Z*, da elektroi baten gainean dagoen karga positibo netoa. Nukleoaren karga positiboa edo zenbaki atomikoa, Z, baino txikiagoa da.

Z* = Z – S

S pantailatze-konstantea da.

Bi faktoreren menpe dago:

1. Kontsideratutako elektroiaren eta nukleoaren arteko elektroi-kopuruaren menpe dago. Zenbat eta elektroi gehiago egon barneko mailetan handiagoa izango da pantailatze-efektua.

2. Zein orbitaletan dauden. Orbitalen forma dela eta, orbital batzuk sartu egiten dira gehiago nukloerantz, gehiago oztopatuz elektroien gaineko nukleoaren erkarpen-indarra. Orbitalen sartze-ahalmena modu honetan aldatzen da:

S(s) > S(p) > S(d) > S(f)

Hainbat eta handiagoa orbitalen sartze-ahalmena handiagoa izango da pantailatze efektua.

Kanporago dauden elektroiek ez dute parterik hartzen pantailatze-efektuan.

Atomo neutroetan karga nuklear eraginkorraren balioa azken maila elektronikoen elektroien kopuruaren berdina da:

Hori dela eta, elementuen karga nuklear eraginkorra ezaugarri periodikoa da (kanpoko elektroien kopuruekin erlazionatuta):


3 Anioi eta katioi monoatomikoak Metalak diren elementuek azken mailako elektroiak galtzeko joera dute eta katioiak ematen dituzte.

1 taldeko metalek 1+ karga duten ioiak sortzen dituzte, 2 taldekoak 2+ kargakoak eta abar.

Zenbait ez-metal elektroiak hartzeko joera dute eta kasu horietan zortzikotea osatzen dute (“s” eta “p” orbitak betetzen dituzte).

4 Propietate periodikoak Elektroiak nukleoak erakarrita daudela Coulomb-en indar elektrostatikoei esker kontutan hartzen da eta indar horien intentsitatea bi faktore menpe daude:

Karga nuklearra, Z, zenbat eta handiagoa izan kanpoko elektroien gaineko erakarpen indarra handiagoa da.

Kanpoko elektroien eta nukleoaren arteko distantzia zenbat eta txikiagoa izan handiagoa da erakarpen indarra.

4.1 Erradio atomikoa eta ionikoa

Tamaina atomikoak garrantzi handia du eta beste ezaugarrietan ere eragin handia du.

Oso zaila da atomo baten erradioa neurtzea. X izpien difrakzio delako teknika erabiliz, elkarrekin lotuta dauden bi atomo berdinen nukleoen arteko distantzia neurtzen da. Distantzia horren erdia erradio atomikoa da.

Tamaina atomikoaren aldaketa bi faktoreren menpe dago:

Talde batean erradio atomikoa handitzen da zenbaki atomikoa handitzen den neurrian, izan ere zenbat eta geruza gehiago (edo energia-maila altuago izan) atomoa gero eta handiagoa da.

n↑ tamaina↑

Karga nuklear eraginkorraren balioa: zenbat eta txikiagoa balioa, hainbat eta handiago atomoa zere azken mailako elektroiak gutxiago erakartzen dira nukleotik.


Z*↓ tamaina↑

Periodo batean erradio atomikoa txikitzen da zenbaki atomikoa handitzen den heinean. Elektroiak kokatzen dira maila berean baina eskuinerantz joanda gero eta protoi gehiago dago eta elektroien eta protoien arteko erakarpen indarra handituz doa, atomoaren tamaina txikitzen delarik.

Erradio ionikoa ioi baten erradioa da, izan , katioi edo anioi.

Atomoen erradioekin alderatzen badira, honelako ezaugarriak ikusiko dira:

Katioiak bere jatorrizko atomoak baino txikiagoak dira. Katioiak eratzean azken maila elektronikoa galdu egiten da. Ondorioz, katioien tamaina txikiagoak izango dira.

Elektroi-kopurua txikiagoa dela eta, nukleoak elektroiei eragindako erakarpen-indarra handiagoa da eta atomoaren tamaina txikiagoa.

Anioiak bere jatorrizko atomoak baino handiagoak dira. Anioietan elektroi gehiago gehitzen dira azken mailan, eta alderatze-indar berriak direla eta anioien tamainak handitu egiten dira atomoekiko alderatuz.

Elektroi gehiago dago anioian eta elektroien artean aldarapen-indarra handiagoa da bolumen atomikoa handiagotuz.


Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Comparaciones de los radios atómicos y radios iónicos de

varios grupos de elementos representativos en Ǻ. En Química [8.a ed.] (p.230). liburutik hartuta

4.2 Ionizazio-energia (Ei)

Gas egoeran dagoen atomo neutro batek behar duen energia azken elektroia askatzeko ioi positibo bihurtuz:

X(g) + Ei → X + (g) + 1 e-

Zenbat eta altuagoa izan ionizazio-energia, hainbat eta zailagoa da elektroia erauztea edo askatzea. Ionizazio energia beti da positiboa.

Hiru faktoreren menpe dago:

1. Zenbaki atomikoa. Zenbat eta protoi gehiago handiagoa izango da behar den energia ionizatzeko.

2. Erradio atomikoa. Zenbat eta handiagoa, nukleoaren eta elektroiaren arteko erakarpena txikiagoa eta errazago izango da elektroia askatzea.

3. Orbitalak beteta edo erdibeteta egotea. Horiek egonkortasuna sortzen dute atomoan eta elektroia askatzea zailagoa da.

Periodo batean zenbaki atomikoa handiagotu ahala ionizazio-energia ere handitzen da (eskuinerantz); karga nuklearra handitzen da eta azken elektroiaren gaineko erakarpen indarra be bai.

Talde batean ionizazio-energia handiagoa da zenbaki atomikoa txikitzen den heinean (gorantz); bolumen atomikoa txikiagoa denez, elektroiaren gaineko erakarpen nuklearra handitzen da.


Lehen ionizazio-energiaz gain bigarren, hirugarren… ionizazio-energiak ere definitzen dira (1.Ei, 2.Ei, 3. 1.Ei,…) bigarren elektroia, hirugarren elektroia... askatzeko behar den energia adierazteko.

X(g) + 1.Ei → X +(g) + 1 e-

X +(g) + 2.Ei → X ++(g) + 1 e-

X ++(g) + 3.Ei → X 3+(g) + 1 e-

Bigarren, hirugarren… eta hurrengo ionizazio-energiak gero eta handiagoak izango dira, elektroiak gutxiago direnez pantailatze ahulagoa eragingo baitute elektroi azalekoenaren gainean, eta beraz, elektroi horrek erakarpen nuklear handiagoa jasango du.

4.3 Afinitate elektronikoa (Ae)

Atomo neutro batek anioi bihurtzeko elektroi bat irabaztean, biak gas egoeran, trukatutako energia:

X (g) + 1e- + Ae → X -(g)

Prozesua endotermikoa zein exotermikoa izan daiteke; lehen kasuan, energia xurgatu behar da prozesua gertatu dadin, eta bigarrenean, berriz, energia askatu. Afinitate elektronikoaren balioak anioia eratzeko joera deskribatzen du: zenbat eta energia gehiago askatu prozesuan, errazago eratuko da anioia.


Orokorrean afinitate elektronikoa negatiboa da, askatutako energia da, esanahia: osatutako ioia atomo neutroa baino egonkorragoa dela.

Hori horrela da, Sistema Periodikoko eskuin aldeko elementuentzat gas nobleentzat izan ezik.

Aldiz, ezkerraldean kokatutakoek elektroi afinitateko balio baxuak izango dituzte; elektroiak hartzeko joera txikia.

4.4 Elektronegatibitatea

Atomo batek konpartitutako elektroiak bereganatzeko duen joera da. Zenbat eta handiagoa izan elektronegatibitatea, hainbat eta handiagoa izango da konpartitutako elektroiak bereganatzeko joera.

Eskala arbitrarioa da, ionizazio-energiarekin erlazionaturik dago eta biak noranzko berdinean handitzen dira.


Fluoroak altuena du 4, eta zesioak txikiena 0,7. Gas nobleak ez dira kontsideratzen, lotzeko joerarik ez dutelako.

Periodoetan handitu egiten da Z-rekin.

Taldeetan txikitu egiten da Z-rekin.

4.5 Izaera metalikoa

Taula periodikoan kokapena

Metalak ezkerreko aldean eta behean kokatzen dira eta taula periodikoaren hiru laurdenak metalak dira. Ez-metalak eskuineko aldean eta goian kokatzen dira.

Metaloideak bi aurreko eskualdeen artean kokatzen dira eta beren ezaugarrriak aurreko bien tartekoak dira.

Elektroiak galtzeko joerak

Metalek elektroiak galtzeko joera dute (izaera metalikoa) eta horrela katioiak eman. Ez-metalek elektroiak hartzeko joera dute, anioiak sortuz.

Izaera metalikoa ezker aldera eta beherantz handitzen da (tamaina atomikoaren joera berdina eta ionizazio energiarekin batera).


METALAK EZ-METALAK

Egoera giroko baldintzetan

Solidoak Salbuespenak: Hg, Ga, Cs, Fr. Orokorrean Pf eta Pi altuak.

S, L eta G. Orokorrean Pf eta Pi baxuak. Salbuespena C(diamantea)

Distira metalikoa Bai. Grisak gehienak. Urrea horia eta kobrea gorria.

Ez. Batzuk koloredunak dira

Propietate mekanikoak

Harikorrak eta xaflakorrak. Erresistentzia handikoak (zailak) eta gogorrak.

Kolpe egin eta gero soinu berezia (metalikoa) sortzen da.

Hauskorrak. Gogorrak eta bigunak daude.

Eroankortasun elektrikoa eta

termikoa

Eroale onak Baxua. Salbuespena C (grafitoa)

Dentsitatea Altua (atomo asko bolumen txikian). Baxua

Batzuk propietate magnetikoak

Balentzia-elektroiak

3 edo gutxiago 4 edo gehiago

Ionizazio-energia (Ei)

Baxua. Elektroiak galtzeko joera Altua

Afinitate elektronikoa

Baxua Altua. Elektroiak irabazteko joera

Elektronegatibitatea

Baxua Altua

Sortutako ioiak Katioiak Anioiak

Izaera redox Oxidatzen dira erreakzio kimikoetan. Erreduktoreak

Erreduzitzen dira erreakzio kimikoetan. Oxidatzaileak

Oxigenorekiko konposatuak

Izaera basikoa (solido ionikoak). Uretan hidroxidoak sortuz

Na2O(s) + H2O(l) --> 2NaOH(aq) CaO(s) + H2O(l) --> Ca(OH)2(aq)

Izaera azidoa (substantzia molekularrak). Uretan azidoak sortuz CO2(g) + H2O(l) --> H2CO3aq)

Konposatuak Sare erraldoi metalikoak. Ez-metalekin solido kristalino ionikoak.

Konposatu molekularrak eta sare atomiko kobalenteak C. Zazpi ez-metal BNetan diatomikoak dira: H2(g), N2(g), O2(g), F2(g), Cl2(g), Br2(l), I2(s)

Metalak nahastuz gero aleazioak lortzen dira osagaien propietateak lortzeko. Ad : metal arina eta hauskorra + metal astuna

eta zaila = aleazio arina eta zaila

Garrantzi biologikoa

Horietariko batzuk ezinbesteko funtzio biologikoak betetzen dituzte: Na, K, Mg, Fe. Oligoelementuak: Fe, Li, Ba, Sr, Zn, Cu, Mo...

Bizidunen osagai nagusiak: O, C, H, N. Oligoelementuak: F, Si, As, I, Cl

Erdimetalak edo metaloideak. (B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At). Metalen eta ez-metalen arteko propietateak dituzte. Solidoak dira giroko baldintzetan. Nekez sortzen dituzte ioi positiboak. Metal gisa edo ez-metal gisa jokatu dezakete baldintzen arabera. Esaterako, Si-k distira metalikoa du, ez da xaflakorra, ez harikorra ere. Hauskorra eta eroale txarra. Erdieroaleen industrian erabiltzen dira txipetan eta mikroprozesadoreetan.


5 Informazio-iturriak “Batxilergoa 2 Kimika”, Erein argitaletxea

“Kimika batxilergoa”, Giltza argitaletxea

“Batxilergoa 2 Kimika – Ikertu Saila”, Santillana argitaletxea

“Batxilergoa 2 Kimika”, Anaya-Haritza argitaletxea

Ritxientzia

https://rafamunoa.wordpress.com/

“Kimika Teoria – Batxilergoa 02” , Ibaizabal argitaletxea (#gu link)

https://rafamunoa.wordpress.com/

elementuen sistema periodikoa · whitten, davis, peck & stanley (2008). comparaciones de los...

Documents