La clasificación más fundamental de los elementos quÃmicos 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 fÃsicas 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 caracterÃsticas quÃmicas 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.
Propiedad de los metales
Poseen bajo potencial de ionización y alto peso especÃfico
Por regla general, en su último nivel de energÃa tienen de 1 a 3 electrones.
Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son lÃquidos
Presentan aspecto y brillo metálicos
Son buenos conductores del calor y la electricidad
Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos
Se oxidan por pérdida de electrones
Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxÃgeno forma óxidos y éstos al reaccionar con el agua forman hidróxidos
Los elementos alcalinos son los más activos
Propiedades generales de los no-metales
Tienen tendencia a ganar electrones
Poseen alto potencial de ionización y bajo peso especÃfico
Por regla general, en su último nivel de energÃa tienen de 4 a 7 electrones
Se presentan en los tres estados fÃsicos de agregación
No poseen aspecto ni brillo metálico
Son malos conductores de calor y la electricidad
No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces
Se reducen por ganancia de electrones
Sus moléculas están formadas por dos o más átomos
Al unirse con el oxÃgeno forman anhÃdridos y éstos al reaccionar con el agua, forman oxiácidos
Los halógenos y el oxÃgeno son los más activos
Varios no-metales presentan alotropÃa
La mayorÃa de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides y semimetales.
Los no metales también tienen propiedades variables, al igual que los metales. En general los elementos que atraen electrones de los metales con mayor eficacia se encuentran en el extremo superior derecho de la tabla periódica.
Tabla Periódica
El ruso Dimitri Mendeleev y el alemán Julio Lotear Meyer trabajando por separado, llegaron a ordenar los elementos quÃmicos, basándose en sus propiedades fÃsicas y quÃmicas.
La tabla periódica larga fue propuesta por Alfred Warner y Henry Moseley fue quien propuso que para la orden de los elementos fuera el número atómico y no el peso atómico.
Breve descripción de las propiedades y aplicaciones de algunos elementos de la Tabla Periódica.
Gases nobles o gases raros
Los gases nobles, llamados también raros o inertes, entran, en escasa proporción, en la composición del aire atmosférico. Pertenecen a este grupo el helio, neón, argón, criptón, xenón y radón, que se caracterizan por su inactividad quÃmica, puesto que tienen completos sus electrones en la última capa. No tienen tendencia por tanto, ni a perder ni a ganar electrones. De aquà que su valencia sea cero o que reciban el nombre de inertes, aunque a tal afirmación se tiene hoy una reserva que ya se han podido sintetizar compuestos de neón, xerón o kriptón con el oxÃgeno, el flúor y el agua.
El helio se encuentra en el aire; el neón y el kriptón se utilizan en la iluminación por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radón es radioactivo.
Grupo I, metales alcalinos
Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer grupo dentro de la tabla periódica.
Con excepción del hidrógeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Se les debe guardar en la atmósfera inerte o bajo aceite.
Los compuestos de los metales alcalinos son isomorfos, lo mismo que los compuestos salinos del amonio. Este radical presenta grandes analogÃas con los metales de este grupo.
Estos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. Dada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de valencia y pasan al estado iónico. Esto explica el carácter electropositivo que poseen, asà como otras propiedades.
Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en gran escala.
Grupo II, metales alcalinotérreos
Se conocen con el nombre de metales alcalinotérreos los seis elementos que forman el grupo IIA del sistema periódico: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son bivalentes y se les llama alcalinotérreos a causa del aspecto térreo de sus óxidos.
El radio es un elemento radiactivo.
Estos elementos son muy activos aunque no tanto como los del grupo I. Son buenos conductores del calor y la electricidad, son blancos y brillantes.
Como el nombre indica, manifiestan propiedades intermedias entre los metales alcalinos y los térreos; el magnesio y, sobre todo, el berilio son los que más se asemejan a estos.
No existen en estado natural, por ser demasiado activos y, generalmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, generalmente insolubles.
Estos metales son difÃciles de obtener, por lo que su empleo es muy restringido.
Grupo III, familia del boro
El boro es menos metálico que los demás. El aluminio es anfótero. El galio, el indio y el talio son raros y existen en cantidades mÃnimas. El boro tiene una amplia quÃmica de estudio.
Grupo IV, Familia del carbono
El estudio de los compuestos del carbono corresponde a la QuÃmica Orgánica. El carbono elemental existe como diamante y grafito.
El silicio comienza a ser estudiado ampliamente por su parecido con el carbono. Los elementos restantes tienen más propiedades metálicas.
Grupo V, familia del nitrógeno
Se considera a este grupo como el más heterogéneo de la tabla periódica. El nitrógeno está presente en compuestos tales como las proteÃnas, los fertilizantes, los explosivos y es constituyente del aire. Como se puede ver, se trata de un elemento tanto benéfico como perjudicial. El fósforo tiene ya una quÃmica especial de estudio, sus compuestos son generalmente tóxicos. El arsénico es un metaloide venenoso. El antimonio tiene gran parecido con el aluminio, sus aplicaciones son más de un metal.
Grupo VI, Colágenos
Los cinco primeros elementos son no-metálicos, el último, polonio, es radioactivo. El oxÃgeno es un gas incoloro constituyente del aire. El agua y la tierra. El azufre es un sólido amarillo y sus compuestos por lo general son tóxicos o corrosivos. La quÃmica del teluro y selenio es compleja.
Grupo VII, halógenos
El flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato, llamados metaloides halógenos, constituyen el grupo de los no metales monovalentes. Todos ellos son coloreados en estado gaseoso y, desde el punto de vista quÃmico, presentan propiedades electronegativas muy acusadas, de donde se deriva la gran afinidad que tienen con el hidrógeno y los metales.
Los formadores de sal se encuentran combinados en la naturaleza por su gran actividad. Las sales de estos elementos con los de los grupos I y II están en los mares. Las propiedades de los halógenos son muy semejantes. La mayorÃa se sus compuestos derivados son tóxicos, irritantes, activos y tienen gran aplicación tanto en la industria como en el laboratorio.
El astatinio o ástato difiere un poco del resto del grupo.
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