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NDICE1. 2.

HISTORIA.. EL TOMO.

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TEORA DE DALTON.. 04 LEY DE AVOGADRO.. 04 MASA ATMICA. LA TABLA PERIDICA.. 06 EL TAMAO DEL TOMO.06 RADIACTIVIDAD EL TOMO NUCLEAR DE RUTHERFORD.. EL TOMO DE BOHR. LNEAS ESPECTRALES EL NCLEO ATMICO RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL 11 REACCIONES NUCLEARES.. ACELERADORES DE PARTCULAS 11 FUERZAS NUCLEARES.. PARTCULAS ELEMENTALES LIBERACIN DE LA ENERGA NUCLEAR 133.

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07 07 08 09 10 11 12 13 14 15 17 18 18 20 21 21 21 25 30

CONCLUSIONES TABLA PERIDICA

1. INTRODUCCIN 2. TABLA PERIDICA Y PROPIEDADES PERIDICAS 3. LEY PERIDICA. 4. DESARROLLO HISTRICO. 5. TEORA DE LA CAPA ELECTRNICA.. 6. TEORA CUNTICA.. 7. SISTEMA PERIDICO LARGO. 8. METALES ALCALINOS 9. METALES ALCALINOTRREOS. 10. CONCLUSIONES

11. BIBLIOGRAFA 31

1. HISTORIA

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Cinco siglos antes de Cristo, los filsofos griegos se preguntaban si la materia poda ser dividida indefinidamente o si llegara a un punto que tales partculas fueran indivisibles. Es as, como Demcrito formula la teora de que la materia se compone de partculas indivisibles, a las que llam tomos (del griego tomos, indivisible). En 1803 el qumico ingls John Dalton propone una nueva teora sobre la constitucin de la materia. Segn Dalton toda la materia se poda dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estaran constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demcrito, Dalton denomin tomos. Los compuestos se constituiran de molculas, cuya estructura viene dada por la unin de tomos en proporciones definidas y constantes. La teora de Dalton segua considerando el hecho de que los tomos eran partculas indivisibles. Hacia finales del siglo XIX, se descubri que los tomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partculas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrn en el ao 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quin recibi el Premio Nobel de Fsica en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teora segn la cual los electrones giraran en rbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy da sabemos que la carga positiva del tomo se concentra en un denso ncleo muy pequeo, en cuyo alrededor giran los electrones. El ncleo del tomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la direccin de Ernest Rutherford entre los aos 1909 a 1911. El experimento utilizado consista en dirigir un haz de partculas de cierta energa contra una plancha metlica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partculas, se dedujo la distribucin de la carga elctrica al interior de los tomos 2. EL TOMO CONCEPTO. tomo, la unidad ms pequea posible de un elemento qumico. En la filosofa de la antigua Grecia, la palabra tomo se empleaba para referirse a la parte de

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materia ms pequeo que poda concebirse. Esa partcula fundamental, por emplear el trmino moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, tomo significa en griego no divisible. El conocimiento del tamao y la naturaleza del tomo avanz muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre l.

Con la llegada de la ciencia experimental en los siglos XVI y XVII (vase qumica), los avances en la teora atmica se hicieron ms rpidos. Los qumicos se dieron cuenta muy pronto de que todos los lquidos, gases y slidos pueden descomponerse en sus constituyentes ltimos, o elementos. Por ejemplo, se descubri que la sal se compona de dos elementos diferentes, el sodio y el cloro, ligados en una unin ntima conocida como compuesto qumico. El aire, en cambio, result ser una mezcla de los gases nitrgeno y oxgeno. TEORA DE DALTON John Dalton, profesor y qumico britnico, estaba fascinado por el rompecabezas de los elementos. A principios del siglo XIX estudi la forma en que los diversos elementos se combinan entre s para formar compuestos qumicos. Aunque muchos otros cientficos, empezando por los antiguos griegos, haban afirmado ya que las unidades ms pequeas de una sustancia eran los tomos, se considera a Dalton como una de las figuras ms significativas de la teora atmica porque la convirti en algo cuantitativo. Dalton mostr

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que los tomos se unan entre s en proporciones definidas. Las investigaciones demostraron que los tomos suelen formar grupos llamados molculas. Cada molcula de agua, por ejemplo, est formada por un nico tomo de oxgeno (O) y dos tomos de hidrgeno (H) unidos por una fuerza elctrica denominada enlace qumico, por lo que el agua se simboliza como HOH o H2O. Vase Reaccin qumica. Todos los tomos de un determinado elemento tienen las mismas propiedades qumicas. Por tanto, desde un punto de vista qumico, el tomo es la entidad ms pequea que hay que considerar. Las propiedades qumicas de los elementos son muy distintas entre s; sus tomos se combinan de formas muy variadas para formar numerossimos compuestos qumicos diferentes. Algunos elementos, como los gases nobles helio y argn, son inertes; es decir, no reaccionan con otros elementos salvo en condiciones especiales. Al contrario que el oxgeno, cuyas molculas son diatmicas (formadas por dos tomos), el helio y otros gases inertes son elementos monoatmicos, con un nico tomo por molcula. LEY DE AVOGADRO El estudio de los gases atrajo la atencin del fsico italiano Amedeo Avogadro, que en 1811 formul una importante ley que lleva su nombre (vase ley de Avogadro). Esta ley afirma que dos volmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo nmero de molculas si sus condiciones de temperatura y presin son las mismas. Si se dan esas condiciones, dos botellas idnticas, una llena de oxgeno y otra de helio, contendrn exactamente el mismo nmero de molculas. Sin embargo, el nmero de tomos de oxgeno ser dos veces mayor puesto que el oxgeno es diatmico. MASA ATMICA De la ley de Avogadro se desprende que las masas de un volumen patrn de diferentes gases (es decir, sus densidades) son proporcionales a la masa de cada molcula individual de gas. Si se toma el carbono como patrn y se le asigna al tomo de carbono un valor de 12,0000 unidades de masa atmica (u), resulta que el hidrgeno tiene una masa atmica de 1,0079u, el helio de 4,0026, el flor de 18,9984 y el sodio de 22,9898. En ocasiones se habla de peso atmico aunque lo correcto es masa atmica. La masa es una propiedad del cuerpo, mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad.

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La observacin de que muchas masas atmicas se aproximan a nmeros enteros llev al qumico britnico William Prout a sugerir, en 1816, que todos los elementos podran estar compuestos por tomos de hidrgeno. No obstante, medidas posteriores de las masas atmicas demostraron que el cloro, por ejemplo, tiene una masa atmica de 35,453 (si se asigna al carbono el valor 12). El descubrimiento de estas masas atmicas fraccionarias pareci invalidar la hiptesis de Prout hasta un siglo despus, cuando se descubri que generalmente los tomos de un elemento dado no tienen todos la misma masa. Los tomos de un mismo elemento con diferente masa se conocen como istopos. En el caso del cloro, existen dos istopos en la naturaleza. Los tomos de uno de ellos (cloro 35) tienen una masa atmica cercana a 35, mientras que los del otro (cloro 37) tienen una masa atmica prxima a 37. Los experimentos demuestran que el cloro es una mezcla de tres partes de cloro 35 por cada parte de cloro 37. Esta proporcin explica la masa atmica observada en el cloro. Durante la primera mitad del siglo XX era corriente utilizar el oxgeno natural como patrn para expresar las masas atmicas, asignndole una masa atmica entera de 16. A principios de la dcada de 1960, las asociaciones internacionales de qumica y fsica acordaron un nuevo patrn y asignaron una masa atmica exactamente igual a 12 a un istopo de carbono abundante, el carbono 12. Este nuevo patrn es especialmente apropiado porque el carbono 12 se emplea con frecuencia como patrn de referencia para calcular masas atmicas mediante el espectrmetro de masas. Adems, la tabla de masas atmicas basada en el carbono 12 se aproxima bastante a la tabla antigua basada en el oxgeno natural. LA TABLA PERIDICA A mediados del siglo XIX, varios qumicos se dieron cuenta de que las similitudes en las propiedades qumicas de diferentes elementos suponan una regularidad que poda ilustrarse ordenando los elementos de forma tabular o peridica. El qumico ruso Dmitri Mendeliev propuso una tabla de elementos llamada tabla peridica, en la que los elementos estn ordenados en filas y columnas de forma que los elementos con propiedades qumicas similares queden agrupados. Segn este orden, a cada elemento se le asigna un nmero (nmero atmico) de acuerdo con su posicin en la tabla, que va desde el 1 para el

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hidrgeno hasta el 92 para el uranio, que tiene el tomo ms pesado de todos los elementos que existen de forma natural en nuestro planeta. Como en la poca de Mendeliev no se conocan todos los elementos, se dejaron espacios en blanco en la tabla peridica correspondientes a elementos que faltaban. Las posteriores investigaciones, facilitadas por el orden que los elementos conocidos ocupaban en la tabla, llevaron al descubrimiento de los elementos restantes. Los elementos con mayor nmero atmico tienen masas atmicas mayores, y la masa atmica de cada istopo se aproxima a un nmero entero, de acuerdo con la hiptesis de Prout. EL TAMAO DEL TOMO La curiosidad acerca del tamao y masa del tomo atrajo a cientos de cientficos durante un largo periodo en el que la falta de instrumentos y tcnicas apropiadas impidi lograr respuestas satisfactorias. Posteriormente se disearon numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamao y peso de los diferentes tomos. El tomo ms ligero, el de hidrgeno, tiene un dimetro de aproximadamente 10-10 m (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1,7 10-27 kg. (la fraccin de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal). Un tomo es tan pequeo que una sola gota de agua contiene ms de mil trillones de tomos. RADIACTIVIDAD Una serie de descubrimientos importantes realizados hacia finales del siglo XIX dej claro que el tomo no era una partcula slida de materia que no pudiera ser dividida en partes ms pequeas. En 1895, el cientfico alemn Wilhelm Conrad Roentgen anunci el descubrimiento de los rayos X, que pueden atravesar lminas finas de plomo. En 1897, el fsico ingls J. J. Thomson descubri el electrn, una partcula con una masa muy inferior al de cualquier tomo. Y, en 1896, el fsico francs Antoine Henri Becquerel comprob que determinadas sustancias, como las sales de uranio, generaban rayos penetrantes de origen misterioso. El matrimonio de cientficos franceses formado por Marie y Pierre Curie aport una contribucin adicional a la comprensin de esas sustancias radiactivas (vase radio). Como resultado de las investigaciones del fsico britnico Ernest Rutherford y sus coetneos, se demostr que el uranio y algunos otros elementos pesados, como el torio o el radio, emiten tres clases diferentes de radiacin, inicialmente denominadas rayos alfa (a), beta (b) y gamma (g). Las dos primeras, que segn se averigu estn formadas por

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partculas elctricamente cargadas, se denominan actualmente partculas alfa y beta. Posteriormente se comprob que las partculas alfa son ncleos de helio (ver ms abajo) y las partculas beta son electrones. Estaba claro que el tomo se compona de partes ms pequeas. Los rayos gamma fueron finalmente identificados como ondas electromagnticas, similares a los rayos X pero con menor longitud de onda (vase radiacin electromagntica). EL TOMO NUCLEAR DE RUTHERFORD El descubrimiento de la naturaleza de las emisiones radiactivas permiti a los fsicos profundizar en el tomo, que segn se vio consista principalmente en espacio vaco. En el centro de ese espacio se encuentra el ncleo, que slo mide, aproximadamente, una diezmilsima parte del dimetro del tomo. Rutherford dedujo que la masa del tomo est concentrada en su ncleo. Tambin postul que los electrones, de los que ya se saba que formaban parte del tomo, viajaban en rbitas alrededor del ncleo. El ncleo tiene una carga elctrica positiva; los electrones tienen carga negativa. La suma de las cargas de los electrones es igual en magnitud a la carga del ncleo, por lo que el estado elctrico normal del tomo es neutro. EL TOMO DE BOHR Para explicar la estructura del tomo, el fsico dans Niels Bohr desarroll en 1913 una hiptesis conocida como teora atmica de Bohr (vase teora cuntica). Bohr supuso que los electrones estn dispuestos en capas definidas, o niveles cunticos, a una distancia considerable del ncleo. La disposicin de los electrones se denomina configuracin electrnica. El nmero de electrones es igual al nmero atmico del tomo: el hidrgeno tiene un nico electrn orbital, el helio dos y el uranio 92. Las capas electrnicas se superponen de forma regular hasta un mximo de siete, y cada una de ellas puede albergar un determinado nmero de electrones. La primera capa est completa cuando contiene dos electrones, en la segunda caben un mximo de ocho, y las capas sucesivas pueden contener cantidades cada vez mayores. Ningn tomo existente en la naturaleza tiene la sptima capa llena. Los ltimos electrones, los ms externos o los ltimos en aadirse a la estructura del tomo, determinan el comportamiento qumico del tomo.

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Todos los gases inertes o nobles (helio, nen, argn, criptn, xenn y radn) tienen llena su capa electrnica externa. No se combinan qumicamente en la naturaleza, aunque los tres gases nobles ms pesados (criptn, xenn y radn) pueden formar compuestos qumicos en el laboratorio. Por otra parte, las capas exteriores de los elementos como litio, sodio o potasio slo contienen un electrn. Estos elementos se combinan con facilidad con otros elementos (transfirindoles su electrn ms externo) para formar numerosos compuestos qumicos. De forma equivalente, a los elementos como el flor, el cloro o el bromo slo les falta un electrn para que su capa exterior est completa. Tambin se combinan con facilidad con otros elementos de los que obtienen electrones. Las capas atmicas no se llenan necesariamente de electrones de forma consecutiva. Los electrones de los primeros 18 elementos de la tabla peridica se aaden de forma regular, llenando cada capa al mximo antes de iniciar una nueva capa. A partir del elemento decimonoveno, el electrn ms externo comienza una nueva capa antes de que se llene por completo la capa anterior. No obstante, se sigue manteniendo una regularidad, ya que los electrones llenan las capas sucesivas con una alternancia que se repite. El resultado es la repeticin regular de las propiedades qumicas de los tomos, que se corresponde con el orden de los elementos en la tabla peridica. Resulta cmodo visualizar los electrones que se desplazan alrededor del ncleo como si fueran planetas que giran en torno al Sol. No obstante, esta visin es mucho ms sencilla que la que se mantiene actualmente. Ahora se sabe que es imposible determinar exactamente la posicin de un electrn en el tomo sin perturbar su posicin. Esta incertidumbre se expresa atribuyendo al tomo una forma de nube en la que la posicin de un electrn se define segn la probabilidad de encontrarlo a una distancia determinada del ncleo. Esta visin del tomo como nube de probabilidad ha sustituido al modelo de sistema solar. LNEAS ESPECTRALES Uno de los grandes xitos de la fsica terica fue la explicacin de las lneas espectrales caractersticas de numerosos elementos (vase Espectroscopia: Lneas espectrales). Los tomos excitados por energa suministrada por una fuente externa emiten luz de frecuencias

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bien definidas. Si, por ejemplo, se mantiene gas hidrgeno a baja presin en un tubo de vidrio y se hace pasar una corriente elctrica a travs de l, desprende luz visible de color rojizo. El examen cuidadoso de esa luz mediante un espectroscopio muestra un espectro de lneas, una serie de lneas de luz separadas por intervalos regulares. Cada lnea es la imagen de la ranura del espectroscopio que se forma en un color determinado. Cada lnea tiene una longitud de onda definida y una determinada energa asociada. La teora de Bohr permite a los fsicos calcular esas longitudes de onda de forma sencilla. Se supone que los electrones pueden moverse en rbitas estables dentro del tomo. Mientras un electrn permanece en una rbita a distancia constante del ncleo, el tomo no irradia energa. Cuando el tomo es excitado, el electrn salta a una rbita de mayor energa, a ms distancia del ncleo. Cuando vuelve a caer a una rbita ms cercana al ncleo, emite una cantidad discreta de energa que corresponde a luz de una determinada longitud de onda. El electrn puede volver a su rbita original en varios pasos intermedios, ocupando rbitas que no estn completamente llenas. Cada lnea observada representa una determinada transicin electrnica entre rbitas de mayor y menor energa. En muchos de los elementos ms pesados, cuando un tomo est tan excitado que resultan afectados los electrones internos cercanos al ncleo, se emite radiacin penetrante (rayos X). Estas transiciones electrnicas implican cantidades de energa muy grandes. EL NCLEO ATMICO En 1919, Rutherford expuso gas nitrgeno a una fuente radiactiva que emita partculas alfa. Algunas de estas partculas colisionaban con los ncleos de los tomos de nitrgeno. Como resultado de estas colisiones, los tomos de nitrgeno se transformaban en tomos de oxgeno. El ncleo de cada tomo transformado emita una partcula positivamente cargada. Se comprob que esas partculas eran idnticas a los ncleos de tomos de hidrgeno. Se las denomin protones. Las investigaciones posteriores demostraron que los protones forman parte de los ncleos de todos los elementos. No se conocieron ms datos sobre la estructura del ncleo hasta 1932, cuando el fsico britnico James Chadwick descubri en el ncleo otra partcula, el neutrn, que tiene casi exactamente la misma masa que el protn pero carece de carga elctrica. Entonces se vio

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que el ncleo est formado por protones y neutrones. En cualquier tomo dado, el nmero de protones es igual al nmero de electrones y, por tanto, al nmero atmico del tomo. Los istopos son tomos del mismo elemento (es decir, con el mismo nmero de protones) que tienen diferente nmero de neutrones. En el caso del cloro, uno de los istopos se identifica con el smbolo 35Cl, y su pariente ms pesado con 37Cl. Los superndices identifican la masa atmica del istopo, y son iguales al nmero total de neutrones y protones en el ncleo del tomo. A veces se da el nmero atmico como subndice, como por ejemplo }Cl. Los ncleos menos estables son los que contienen un nmero impar de neutrones y un nmero impar de protones; todos menos cuatro de los istopos correspondientes a ncleos de este tipo son radiactivos. La presencia de un gran exceso de neutrones en relacin con los protones tambin reduce la estabilidad del ncleo; esto sucede con los ncleos de todos los istopos de los elementos situados por encima del bismuto en la tabla peridica, y todos ellos son radiactivos. La mayor parte de los ncleos estables conocidos contiene un nmero par de protones y un nmero par de neutrones. RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL Los experimentos llevados a cabo por los fsicos franceses Frdric e Irne Joliot-Curie a principios de la dcada de 1930 demostraron que los tomos estables de un elemento pueden hacerse artificialmente radiactivos bombardendolos adecuadamente con partculas nucleares o rayos. Estos istopos radiactivos (radioistopos) se producen como resultado de una reaccin o transformacin nuclear. En dichas reacciones, los algo ms de 270 istopos que se encuentran en la naturaleza sirven como objetivo de proyectiles nucleares. El desarrollo de rompetomos, o aceleradores, que proporcionan una energa elevada para lanzar estas partculas-proyectil ha permitido observar miles de reacciones nucleares. REACCIONES NUCLEARES En 1932, dos cientficos britnicos, John D. Cockcroft y Ernest T. S. Walton, fueron los primeros en usar partculas artificialmente aceleradas para desintegrar un ncleo atmico. Produjeron un haz de protones acelerados hasta altas velocidades mediante un dispositivo de alto voltaje llamado multiplicador de tensin. A continuacin se emplearon esas partculas para bombardear un ncleo de litio. En esa reaccin nuclear, el litio 7 (7Li) se

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escinde en dos fragmentos, que son ncleos de tomos de helio. La reaccin se expresa mediante la ecuacin ACELERADORES DE PARTCULAS Alrededor de 1930, el fsico estadounidense Ernest O. Lawrence desarroll un acelerador de partculas llamado ciclotrn. Esta mquina genera fuerzas elctricas de atraccin y repulsin que aceleran las partculas atmicas confinadas en una rbita circular mediante la fuerza electromagntica de un gran imn. Las partculas se mueven hacia fuera en espiral bajo la influencia de estas fuerzas elctricas y magnticas, y alcanzan velocidades extremadamente elevadas. La aceleracin se produce en el vaco para que las partculas no colisionen con molculas de aire. A partir del ciclotrn se desarrollaron otros aceleradores capaces de proporcionar energas cada vez ms altas a las partculas. Como los aparatos necesarios para generar fuerzas magnticas intensas son colosales, los aceleradores de alta energa suponen instalaciones enormes y costosas. FUERZAS NUCLEARES La teora nuclear moderna se basa en la idea de que los ncleos estn formados por neutrones y protones que se mantienen unidos por fuerzas nucleares extremadamente poderosas. Para estudiar estas fuerzas nucleares, los fsicos tienen que perturbar los neutrones y protones bombardendolos con partculas extremadamente energticas. Estos bombardeos han revelado ms de 200 partculas elementales, minsculos trozos de materia, la mayora de los cuales, slo existe durante un tiempo mucho menor a una cienmillonsima de segundo. Este mundo subnuclear sali a la luz por primera vez en los rayos csmicos. Estos rayos estn constituidos por partculas altamente energticas que bombardean constantemente la Tierra desde el espacio exterior; muchas de ellas atraviesan la atmsfera y llegan incluso a penetrar en la corteza terrestre. La radiacin csmica incluye muchos tipos de partculas, de las que algunas tienen energas que superan con mucho a las logradas en los aceleradores de partculas. Cuando estas partculas de alta energa chocan contra los ncleos, pueden crearse nuevas partculas. Entre las primeras en ser observadas estuvieron los muones (detectados en 1937). El mun es esencialmente un electrn pesado, y puede tener carga

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positiva o negativa. Es aproximadamente 200 veces ms pesado que un electrn. La existencia del pin fue profetizada en 1935 por el fsico japons Yukawa Hideki, y fue descubierto en 1947. Segn la teora ms aceptada, las partculas nucleares se mantienen unidas por fuerzas de intercambio en las que se intercambian constantemente piones comunes a los neutrones y los protones. La unin de los protones y los neutrones a travs de los piones es similar a la unin en una molcula de dos tomos que comparten o intercambian un par de electrones comn. El pin, aproximadamente 270 veces ms pesado que el electrn, puede tener carga positiva, negativa o nula. PARTCULAS ELEMENTALES Durante mucho tiempo, los fsicos han buscado una teora para poner orden en el confuso mundo de las partculas. En la actualidad, las partculas se agrupan segn la fuerza que domina sus interacciones. Todas las partculas se ven afectadas por la gravedad, que sin embargo es extremadamente dbil a escala subatmica. Los hadrones estn sometidos a la fuerza nuclear fuerte y al electromagnetismo; adems del neutrn y el protn, incluyen los hiperones y mesones. Los leptones sienten las fuerzas electromagntica y nuclear dbil; incluyen el tau, el mun, el electrn y los neutrinos. Los bosones (una especie de partculas asociadas con las interacciones) incluyen el fotn, que transmite la fuerza electromagntica, las partculas W y Z, portadoras de la fuerza nuclear dbil, y el hipottico portador de la gravitacin (gravitn). La fuerza nuclear dbil aparece en procesos radiactivos o de desintegracin de partculas, como la desintegracin alfa (la liberacin de un ncleo de helio por parte de un ncleo atmico inestable). Adems, los estudios con aceleradores han determinado que por cada partcula existe una antipartcula con la misma masa, cuya carga u otra propiedad electromagntica tiene signo opuesto a la de la partcula correspondiente. Vase Antimateria. En 1963, los fsicos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig propusieron la teora de que los hadrones son en realidad combinaciones de otras partculas elementales llamadas quarks, cuyas interacciones son transmitidas por gluones, una especie de partculas. Esta es la teora subyacente de las investigaciones actuales, y ha servido para predecir la existencia de otras partculas.

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LIBERACIN DE LA ENERGA NUCLEAR En 1905, Albert Einstein desarroll la ecuacin que relaciona la masa y la energa, E = mc2, como parte de su teora de la relatividad especial. Dicha ecuacin afirma que una masa determinada (m) est asociada con una cantidad de energa (E) igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz . Una cantidad muy pequea de masa equivale a una cantidad enorme de energa. Como ms del 99% de la masa del tomo reside en su ncleo, cualquier liberacin de grandes cantidades de energa atmica debe provenir del ncleo. Hay dos procesos nucleares que tienen gran importancia prctica porque proporcionan cantidades enormes de energa: la fisin nuclear -la escisin de un ncleo pesado en ncleos ms ligeros- y la fusin termonuclear -la unin de dos ncleos ligeros (a temperaturas extremadamente altas) para formar un ncleo ms pesado. El fsico estadounidense de origen italiano Enrico Fermi logr realizar la fisin en 1934, pero la reaccin no se reconoci como tal hasta 1939, cuando los cientficos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann anunciaron que haban fisionado ncleos de uranio bombardendolos con neutrones. Esta reaccin libera a su vez neutrones, con lo que puede causar una reaccin en cadena con otros ncleos. En la explosin de una bomba atmica se produce una reaccin en cadena incontrolada. Las reacciones controladas, por otra parte, pueden utilizarse para producir calor y generar as energa elctrica, como ocurre en los reactores nucleares. CONCLUSIONES El tomo es la mnima cantidad de materia de un elemento qumico. El comportamiento de un tomo no puede ser explicado con las leyes fsicas aplicadas a los objetos macroscpicos. Se requiere de la mecnica cuntica para poder entender qu pasa dentro de un tomo. Por ejemplo, los electrones en un tomo no se encuentran circundando el ncleo en rbitas bien definidas (como la de un planeta en torno al Sol).

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La posicin de un electrn en un tomo no se puede saber con certeza. Lo nico que podemos decir es que existe una probabilidad de que el electrn se encuentre en un lugar dado. Segn la mecnica cuntica, esta probabilidad depende de la energa del tomo.

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TABLA PERIDICA 1. INTRODUCCIN La tabla peridica se ha vuelto tan familiar que forma parte del material didctico para cualquier estudiante, ms an para estudiantes de qumica, medicina e ingeniera. De la tabla peridica se obtiene informacin necesaria del elemento qumico, en cuanto se refiere a su estructura interna y propiedades, ya sean fsicas o qumicas. La actual tabla peridica moderna explica en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos qumicos, tomando como base a su estructura atmica. Segn sus propiedades qumicas, los elementos se clasifican en metales y no metales. Hay ms elementos metlicos que no metlicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades fsicas y qumicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, as por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metlicos y no metlicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias (I, II, III, etc) y de ese modo aprender de manera fcil y gil frmulas y nombres de los compuestos qumicos, que es parte vital del lenguaje qumico. Es por ello que invitamos a usted a dar una lectura al presente trabajo, con el motivo que se entere de los diferentes comportamientos que tienen los elementos y compuestos qumicos en procesos de laboratorio, e incluso, que suceden en la vida real. Los Alumnos CONCEPTO La tabla peridica se ha vuelto tan familiar que forma parte del material didctico para cualquier estudiante, ms an para estudiantes de qumica, medicina e ingeniera. De la tabla peridica se obtiene informacin necesaria del elemento qumico, en cuanto se refiere a su estructura interna y propiedades, ya sean fsicas o qumicas.

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La actual tabla peridica moderna explica en forma detallada y actualizada las propiedades de los elementos qumicos, tomando como base a su estructura atmica. Segn sus propiedades qumicas, los elementos se clasifican en metales y no metales. Hay ms elementos metlicos que no metlicos. Los mismos elementos que hay en la tierra existen en otros planetas del espacio sideral. El estudiante debe conocer ambas clases, sus propiedades fsicas y qumicas importantes; no memorizar, sino familiarizarse, as por ejemplo familiarizarse con la valencia de los principales elementos metlicos y no metlicos, no en forma individual o aislada, sino por grupos o familias (I, II, III, etc) y de ese modo aprender de manera fcil y gil frmulas y nombres de los compuestos qumicos, que es parte vital del lenguaje qumico

2. TABLA PERIDICA Y PROPIEDADES PERIDICAS

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Fundamento terico El qumico ruso Dmitri Mendeliev propuso la tabla peridica de los elementos, que agrupaba a stos en filas y columnas segn sus propiedades qumicas. Inicialmente, los elementos fueron ordenados por su peso atmico. A mediados del siglo XIX, cuando Mendeliev hizo esta clasificacin, se desconocan muchos elementos; los siguientes descubrimientos completaron la tabla, que ahora est ordenada segn el nmero atmico de los elementos (el nmero de protones que contienen). El Sistema peridico o Tabla peridica es un esquema de todos los elementos qumicos dispuestos por orden de nmero atmico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos estn ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo, que contiene dos elementos, el hidrgeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actnidos, que ha sido completado sintetizando ncleos radiactivos ms all del elemento 92, el uranio. Los grupos o columnas verticales de la tabla peridica fueron clasificados tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando nmeros romanos seguidos de las letras A o B, en donde la B se refiere a los elementos de transicin. En la actualidad ha ganado popularidad otro sistema de clasificacin, que ha sido adoptado por la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC, siglas en ingls). Este nuevo sistema enumera los grupos consecutivamente del 1 al 18 a travs de la tabla peridica.

3. LEY PERIDICA

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Esta ley es la base de la tabla peridica y establece que las propiedades fsicas y qumicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistemtica conforme aumenta el nmero atmico. Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los dems grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo IA, a excepcin del hidrgeno, son metales con valencia qumica +1; mientras que los del grupo VIIA), exceptuando el astato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1. 4. DESARROLLO HISTRICO Como resultado de los descubrimientos que establecieron en firme la teora atmica de la materia en el primer cuarto del siglo XIX, los cientficos pudieron determinar las masas atmicas relativas de los elementos conocidos hasta entonces. El desarrollo de la electroqumica durante ese periodo por parte de los qumicos britnicos Humphry Davy y Michael Faraday condujo al descubrimiento de nuevos elementos. En 1829 se haban descubierto los elementos suficientes para que el qumico alemn Johann Wolfgang Dbereiner pudiera observar que haba ciertos elementos que tenan propiedades muy similares y que se presentaban en tradas: cloro, bromo y yodo; calcio, estroncio y bario; azufre, selenio y teluro, y cobalto, manganeso y hierro. Sin embargo, debido al nmero limitado de elementos conocidos y a la confusin existente en cuanto a la distincin entre masas atmicas y masas moleculares, los qumicos no captaron el significado de las tradas de Dbereiner. El desarrollo del espectroscopio en 1859 por los fsicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff, hizo posible el descubrimiento de nuevos elementos. En 1860, en el primer congreso qumico internacional celebrado en el mundo, el qumico italiano Stanislao Cannizzaro puso de manifiesto el hecho de que algunos elementos (por ejemplo el oxgeno) poseen molculas que contienen dos tomos. Esta aclaracin permiti que los qumicos consiguieran una lista consistente de los elementos.

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Estos avances dieron un nuevo mpetu al intento de descubrir las interrelaciones entre las propiedades de los elementos. En 1864, el qumico britnico John A. R. Newlands clasific los elementos por orden de masas atmicas crecientes y observ que despus de cada siete elementos, en el octavo, se repetan las propiedades del primero. Por analoga con la escala musical, a esta repeticin peridica la llam ley de las octavas. El descubrimiento de Newlands no impresion a sus contemporneos, probablemente porque la periodicidad observada slo se limitaba a un pequeo nmero de los elementos conocidos. Mendeliev y Meyer La ley qumica que afirma que las propiedades de todos los elementos son funciones peridicas de sus masas atmicas fue desarrollada independientemente por dos qumicos: en 1869 por el ruso Dmitri I. Mendeliev y en 1870 por el alemn Julius Lothar Meyer. La clave del xito de sus esfuerzos fue comprender que los intentos anteriores haban fallado porque todava quedaba un cierto nmero de elementos por descubrir, y haba que dejar los huecos para esos elementos en la tabla. Por ejemplo, aunque no exista ningn elemento conocido hasta entonces con una masa atmica entre la del calcio y la del titanio, Mendeliev le dej un sitio vacante en su sistema peridico. Este lugar fue asignado ms tarde al elemento escandio, descubierto en 1879, que tiene unas propiedades que justifican su posicin en esa secuencia. El descubrimiento del escandio slo fue parte de una serie de verificaciones de las predicciones basadas en la ley peridica, y la validacin del sistema peridico aceler el desarrollo de la qumica inorgnica. El sistema peridico ha experimentado dos avances principales desde su formulacin original por parte de Mendeliev y Meyer. La primera revisin extendi el sistema para incluir toda una nueva familia de elementos. Este grupo comprenda los tres primeros elementos de los gases nobles o inertes, argn, helio y nen, descubiertos en la atmsfera entre 1894 y 1898 por el matemtico y fsico britnico John William Strutt Rayleigh y el qumico britnico William Ramsay. El segundo avance fue la interpretacin de la causa de la periodicidad de los elementos en trminos de la teora de Bohr (1913) sobre la estructura electrnica del tomo. 5. TEORA DE LA CAPA ELECTRNICA

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En la clasificacin peridica, los gases nobles, que no son reactivos en la mayora de los casos (valencia = 0), estn interpuestos entre un grupo de metales altamente reactivos que forman compuestos con valencia +1 y un grupo de no metales tambin muy reactivos que forman compuestos con valencia -1. Este fenmeno condujo a la teora de que la periodicidad de las propiedades resulta de la disposicin de los electrones en capas alrededor del ncleo atmico. Segn la misma teora, los gases nobles son por lo general inertes porque sus capas electrnicas estn completas; por lo tanto, otros elementos deben tener algunas capas que estn slo parcialmente ocupadas, y sus reactividades qumicas estn relacionadas con los electrones de esas capas incompletas. Por ejemplo, todos los elementos que ocupan una posicin en el sistema inmediatamente anterior a un gas inerte, tienen un electrn menos del nmero necesario para completar las capas y presentan una valencia -1 y tienden a ganar un electrn en las reacciones. Los elementos que siguen a los gases inertes en la tabla tienen un electrn en la ltima capa, y pueden perderlo en las reacciones, presentando por tanto una valencia +1. Un anlisis del sistema peridico, basado en esta teora, indica que la primera capa electrnica puede contener un mximo de 2 electrones, la segunda un mximo de 8, la tercera de 18, y as sucesivamente. El nmero total de elementos de cualquier periodo corresponde al nmero de electrones necesarios para conseguir una configuracin estable. La diferencia entre los subgrupos A y B de un grupo dado tambin se puede explicar en base a la teora de la capa de electrones. Ambos subgrupos son igualmente incompletos en la capa exterior, pero difieren entre ellos en las estructuras de las capas subyacentes. Este modelo del tomo proporciona una buena explicacin de los enlaces qumicos.

6. TEORA CUNTICA El desarrollo de la teora cuntica y su aplicacin a la estructura atmica, enunciada por el fsico dans Niels Bohr y otros cientficos, ha aportado una explicacin fcil a la mayora de las caractersticas detalladas del sistema peridico. Cada electrn se caracteriza por cuatro nmeros cunticos que designan su movimiento orbital en el espacio. Por medio de las reglas de seleccin que gobiernan esos nmeros cunticos, y del principio de exclusin

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de Wolfgang Pauli, que establece que dos electrones del mismo tomo no pueden tener los mismos nmeros cunticos, los fsicos pueden determinar tericamente el nmero mximo de electrones necesario para completar cada capa, confirmando las conclusiones que se infieren del sistema peridico. Desarrollos posteriores de la teora cuntica revelaron por qu algunos elementos slo tienen una capa incompleta (en concreto la capa exterior, o de valencia), mientras que otros tambin tienen incompletas las capas subyacentes. En esta ltima categora se encuentra el grupo de elementos conocido como lantnidos, que son tan similares en sus propiedades que Mendeliev lleg a asignarle a los 14 elementos un nico lugar en su tabla. 7. SISTEMA PERIDICO LARGO La aplicacin de la teora cuntica sobre la estructura atmica a la ley peridica llev a reformar el sistema peridico en la llamada forma larga, en la que prima su interpretacin electrnica. En el sistema peridico largo, cada periodo corresponde a la formacin de una nueva capa de electrones. Los elementos alineados tienen estructuras electrnicas estrictamente anlogas. El principio y el final de un periodo largo representan la adicin de electrones en una capa de valencia; en la parte central aumenta el nmero de electrones de una capa subyacente. 8. METALES ALCALINOS Los metales alcalinos se agrupan en una serie de seis elementos qumicos en el grupo IA del sistema peridico. Comparados con otros metales son blandos, tienen puntos de fusin bajos, y son tan reactivos que nunca se encuentran en la naturaleza si no es combinados con otros elementos. Son poderosos agentes reductores, o sea, pierden fcilmente un electrn, y reaccionan violentamente con agua para formar hidrgeno gas e hidrxidos del metal, que son bases fuertes. Los metales alcalinos son, por orden de nmero atmico creciente: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. Del francio existen solamente istopos radiactivos. Sodio El metal Sodio, de smbolo Na, es un elemento metlico blanco plateado, extremamente blando y muy reactivo. En el grupo IA del sistema peridico, el sodio es uno de los metales

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alcalinos. Su nmero atmico es 11. Fue descubierto en 1807 por el qumico britnico Humphry Davy. La reaccin del sodio con el agua es una reaccin exotrmica, una pequea llama amarilla surge al poner en contacto un alambre de sodio con el agua contenida en el vaso de precipitados. El sodio elemental es un metal tan blando que puede cortarse con un cuchillo. Tiene una dureza de 0,4. Se oxida con rapidez al exponerlo al aire y reacciona violentamente con agua formando hidrxido de sodio e hidrgeno. Tiene un punto de fusin de 98 C, un punto de ebullicin de 883 C y una densidad relativa de 0,97. Su masa atmica es 22,9898. Slo se presenta en la naturaleza en estado combinado. Se encuentra en el mar y en los lagos salinos como cloruro de sodio, NaCl, y con menor frecuencia como carbonato de sodio, Na2CO3, y sulfato de sodio, Na2SO4. El sodio comercial se prepara descomponiendo electrolticamente cloruro de sodio fundido. El sodio ocupa el sptimo lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Es un componente esencial del tejido vegetal y animal. El elemento se utiliza para fabricar tetraetilplomo y como agente refrigerante en los reactores nucleares (vase Energa nuclear). El compuesto de sodio ms importante es el cloruro de sodio, conocido como sal comn o simplemente sal. Otros compuestos importantes son el carbonato de sodio, conocido como sosa comercial, y el bicarbonato de sodio, conocido tambin como bicarbonato de sosa. El hidrxido de sodio, conocido como sosa custica se usa para fabricar jabn, rayn y papel, en las refineras de petrleo y en la industria textil y del caucho o hule. El tetraborato de sodio se conoce comnmente como brax. El fluoruro de sodio, NaF, se utiliza como antisptico, como veneno para ratas y cucarachas, y en cermica. El nitrato de sodio, conocido como nitrato de Chile, se usa como fertilizante. El perxido de sodio, Na2O2, es un importante agente blanqueador y oxidante. El tiosulfato de sodio, Na2S2O35H2O, se usa en fotografa como agente fijador.

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El Potasio Potasio tiene smbolo K (del latn kalium, alcali), es un elemento metlico, extremamente blando y qumicamente reactivo. Pertenece al grupo IA del sistema peridico y es uno de los metales alcalinos. El nmero atmico del potasio es 19. Fue descubierto y nombrado en 1807 por el qumico britnico Humphry Davy. El metal es blanco plateado y puede cortarse con un cuchillo. Tiene una dureza de 0,5. Se da en tres formas isotpicas naturales, de nmeros msicos 39, 40 y 41. El potasio 40 es radiactivo y tiene una vida media de 1.280 millones de aos. El istopo ms abundante es el potasio 39. Se han preparado artificialmente varios istopos radiactivos. El potasio tiene un punto de fusin de 63 C, un punto de ebullicin de 760 C y una densidad de 0,86 g/cm3; la masa atmica del potasio es 39,098. El potasio metal se prepara por la electrlisis del hidrxido de potasio fundido o de una mezcla de cloruro de potasio y fluoruro de potasio. El metal se oxida en cuanto se le expone al aire y reacciona violentamente con agua, produciendo hidrxido de potasio e hidrgeno gas. Debido a que el hidrgeno producido en la reaccin con el agua arde espontneamente, el potasio se almacena siempre bajo un lquido, como la parafina, con la que no reacciona. El potasio ocupa el octavo lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre; se encuentra en grandes cantidades en la naturaleza en minerales tales como la carnalita, el feldespato, el salitre, la arenisca verde y la silvita. El potasio est presente en todo el tejido vegetal y animal, y es un componente vital de los suelos frtiles. El potasio metal se emplea en las clulas fotoelctricas. El potasio forma varios compuestos semejantes a los compuestos de sodio correspondientes, basados en la valencia 1. El bromuro de potasio (KBr), un slido blanco formado por la reaccin de hidrxido de potasio con bromo, se utiliza en fotografa, grabado y litografa, y en medicina como sedante. El cromato de potasio (K2CrO4), un slido cristalino amarillo, y el dicromato de potasio (K2Cr2O7), un slido cristalino rojo, son poderosos agentes oxidantes utilizados en cerillas o fsforos y fuegos artificiales, en el tinte textil y en el curtido de cuero. El yoduro

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de potasio (KI) es un compuesto cristalino blanco, muy soluble en agua, usado en fotografa para preparar emulsiones y en medicina para el tratamiento del reuma y de la actividad excesiva del tiroides. El nitrato de potasio (KNO3) es un slido blanco preparado por la cristalizacin fraccionada de disoluciones de nitrato de sodio y cloruro de potasio, y se usa en cerillas o fsforos, explosivos y fuegos artificiales, y para adobar carne; se encuentra en la naturaleza como salitre. El permanganato de potasio (KMnO4) es un slido prpura cristalino, que se usa como desinfectante y germicida y como agente oxidante en muchas reacciones qumicas importantes. El sulfato de potasio (K2SO4) es un slido cristalino blanco, importante fertilizante de potasio que se usa tambin para la preparacin del sulfato de aluminio y potasio o alumbre. El hidrogenotartrato de potasio, que suele llamarse crmor trtaro, es un slido blanco utilizado como levadura en polvo y en medicina. 9. METALES ALCALINOTRREOS Los metales alcalinotrreos, es una serie de seis elementos qumicos que se encuentran en el grupo 2 (o IIA) del sistema peridico. Son poderosos agentes reductores, es decir, se desprenden fcilmente de los electrones. Son menos reactivos que los metales alcalinos, pero lo suficiente como para no existir libres en la naturaleza. Aunque son bastante frgiles, los metales alcalinotrreos son maleables y dctiles. Conducen bien la electricidad y cuando se calientan arden fcilmente en el aire. Los metales alcalinotrreos son, por orden de nmero atmico creciente: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Sus xidos se llaman tierras alcalinas. Calcio El elemento Calcio, de smbolo Ca, es un elemento metlico, reactivo y blanco plateado. Pertenece al grupo 2 (o IIA) del sistema peridico, y es uno de los metales alcalinotrreos. Su nmero atmico es 20. El calcio tiene seis istopos estables y varios radiactivos. Metal maleable y dctil, amarillea rpidamente al contacto con el aire. Tiene un punto de fusin de 839 C, un punto de ebullicin de 1.484 C y una densidad de 1,54 g/cm3; su masa atmica es 40,08. El calcio ocupa el quinto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro en la naturaleza. Se da en varios compuestos muy

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tiles, tales como el carbonato de calcio (CaCO3), del que estn formados la calcita, el mrmol, la piedra caliza y la marga; el sulfato de calcio (CaSO4), presente en el alabastro o el yeso; el fluoruro de calcio (CaF2), en la fluorita; el fosfato de calcio o roca de fosfato (Ca3(PO4)2), y varios silicatos. En aire fro y seco, el calcio no es fcilmente atacado por el oxgeno, pero al calentarse, reacciona fcilmente con los halgenos, el oxgeno, el azufre, el fsforo, el hidrgeno y el nitrgeno. El calcio reacciona violentamente con el agua, formando el hidrxido Ca(OH)2 y liberando hidrgeno. El metal se obtiene sobre todo por la electrlisis del cloruro de calcio fundido, un proceso caro. Hasta hace poco, el metal puro se utilizaba escasamente en la industria. Se est utilizando en mayor proporcin como desoxidante para cobre, nquel y acero inoxidable. Puesto que el calcio endurece el plomo cuando est aleado con l, las aleaciones de calcio son excelentes para cojinetes, superiores a la aleacin antimonio-plomo utilizada en la rejillas de los acumuladores, y ms duraderas como revestimiento en el cable cubierto con plomo. El calcio, combinado qumicamente, est presente en la cal (hidrxido de calcio), el cemento y el mortero, en los dientes y los huesos (como hidroxifosfato de calcio), y en numerosos fluidos corporales (como componente de complejos protenicos) esenciales para la contraccin muscular, la transmisin de los impulsos nerviosos y la coagulacin de la sangre. Magnesio El elemento qumico Magnesio, de smbolo Mg, es un elemento metlico blanco plateado, relativamente no reactivo. El magnesio es uno de los metales alcalinotrreos, y pertenece al grupo 2 (o IIA) del sistema peridico. El nmero atmico del magnesio es 12. El metal, aislado por vez primera por el qumico britnico Humphry Davy en 1808, se obtiene hoy en da principalmente por la electrlisis del cloruro de magnesio fundido. El magnesio es maleable y dctil cuando se calienta. Exceptuando el berilio, es el metal ms ligero que permanece estable en condiciones normales. El oxgeno, el agua o los lcalis no atacan al metal a temperatura ambiente. Reacciona con los cidos, y cuando se calienta a unos 800 C reacciona tambin con el oxgeno y emite una luz blanca radiante. El

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magnesio tiene un punto de fusin de unos 649 C, un punto de ebullicin de unos 1.107 C y una densidad de 1,74 g/cm3; su masa atmica es 24,305. El magnesio ocupa el sexto lugar en abundancia natural entre los elementos de la corteza terrestre. Existe en la naturaleza slo en combinacin qumica con otros elementos, en particular, en los minerales carnalita, dolomita y magnesita, en muchos silicatos constituyentes de rocas y como sales, por ejemplo el cloruro de magnesio, que se encuentra en el mar y en los lagos salinos. Es un componente esencial del tejido animal y vegetal. Yodo El elemento qumico Yodo, de smbolo I, es un elemento qumicamente reactivo que, a temperatura ordinaria, es un slido negro-azulado. Se encuentra en el grupo 17 (o VIIA) del sistema peridico, y es uno de los halgenos. Su nmero atmico es 53. El yodo fue aislado por vez primera a partir de residuos de algas marinas en 1811 por Bernard Courtois, un francs comerciante de salitre. El descubrimiento fue confirmado y anunciado por los qumicos franceses Charles Desormes y Nicholas Clment. La naturaleza del elemento fue establecida en 1813 por el qumico francs Joseph Louis Gay-Lussac, quien le puso el nombre de yodo. La masa atmica del yodo es 126,905. A diferencia de los halgenos ms ligeros, el yodo es un slido cristalino a temperatura ambiente. La sustancia, brillante, blanda y de color negro-azulado, se sublima al calentarse, desprendiendo un vapor violeta con un olor hediondo como el del cloro. El vapor vuelve a condensarse rpidamente sobre una superficie fra. Tiene un punto de fusin de 113,6 C y un punto de ebullicin de 185 C. El nico istopo que se produce en la naturaleza es estable, pero artificialmente se han producido varios istopos radiactivos. El elemento, en forma pura, es venenoso. El yodo, como todos los halgenos, es qumicamente activo. Es algo soluble en agua, pero se disuelve fcilmente en una disolucin acuosa de yoduro de potasio. Tambin es soluble en alcohol, cloroformo y otros reactivos orgnicos. Con siete electrones en la capa exterior de su tomo, el yodo tiene varios estados de oxidacin, siendo los principales -1, +1, +5 y

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+7. Se combina fcilmente con la mayora de los metales para formar yoduros, y tambin lo hace con otros haluros (compuestos qumicos formados por un halgeno y un metal). Las reacciones con oxgeno, nitrgeno y carbono se producen con ms dificultad.

Bromo El Bromo, de smbolo Br, es un elemento venenoso que a temperatura ambiente presenta un color rojo oscuro. Es uno de los halgenos y pertenece al grupo 17 (o VIIA) del sistema peridico. Su nmero atmico es 35. El bromo se encuentra abundantemente en la naturaleza. Su punto de fusin es de -7,25 C, y su punto de ebullicin de 58,78 C, siendo su densidad relativa 3,10 y su masa atmica 79,90. Por sus propiedades qumicas, el bromo es tan parecido al cloro con el que casi siempre se encuentra asociado que no fue reconocido como un elemento distinto hasta 1826, cuando fue aislado por el qumico francs Antoine Jrme Balard. El bromo es un lquido extremadamente voltil a temperatura ambiente; libera un venenoso y sofocante vapor rojizo compuesto por molculas diatmicas. En contacto con la piel produce heridas de muy lenta curacin. Es ligeramente soluble en agua, 100 partes de agua disuelven en fro unas 4 partes de bromo y, en caliente, unas 3 partes. A temperaturas inferiores a 7 C forma junto con el agua un hidrato slido y rojo Br210H2O. En presencia de lcalis el bromo reacciona qumicamente con el agua para formar una mezcla de cido bromhdrico (HBr) y cido hipobromoso (HOBr). El bromo es fcilmente soluble en una amplia variedad de disolventes orgnicos, como el alcohol, ter, triclorometano (cloroformo) y disulfuro de carbono. Reacciona qumicamente con muchos compuestos y elementos metlicos, y es ligeramente menos activo que el cloro. El bromo no se encuentra en la naturaleza en estado puro, sino en forma de compuestos. El bromo puede obtenerse a partir del bromuro mediante un tratamiento con dixido de

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manganeso o clorato de sodio. El aumento de la demanda ha llevado a producir el bromo a partir del agua de mar, que contiene una proporcin de 65 partes de bromo por milln. El bromo ha sido utilizado en la preparacin de ciertos tintes y en la obtencin de dibromoetano (bromuro de etileno), un componente del lquido antidetonante de la gasolina de plomo. Tambin tiene aplicaciones en fotografa y en la produccin de gas natural y petrleo. Cloro El Cloro, de smbolo Cl, es un elemento gaseoso amarillo verdoso. Pertenece al grupo 17 (o VIIA) del sistema peridico, y es uno de los halgenos. Su nmero atmico es 17. El cloro elemental fue aislado por vez primera en 1774 por el qumico sueco Carl Wilhelm Scheele, quien crea que el gas era un compuesto; no fue hasta 1810 cuando el qumico britnico Humphry Davy demostr que el cloro era un elemento y le dio su nombre actual. A temperatura ordinaria, es un gas amarillo verdoso que puede licuarse fcilmente bajo una presin de 6,8 atmsferas a 20 C. El gas tiene un olor irritante, y muy concentrado es peligroso; fue la primera sustancia utilizada como gas venenoso en la I Guerra Mundial (vase Guerra qumica y biolgica).El cloro libre no existe en la naturaleza, pero sus compuestos son minerales comunes, y ocupa el lugar 20 en abundancia en la corteza terrestre. El cloro tiene un punto de fusin de -101 C, un punto de ebullicin de -34,05 C a una atmsfera de presin, y una densidad relativa de 1,41 a -35 C; la masa atmica del elemento es 35,453. Es un elemento activo, que reacciona con agua, con compuestos orgnicos y con varios metales. Se han obtenido cuatro xidos: Cl2O, ClO2, Cl2O6 y Cl2O7. El cloro no arde en el aire, pero refuerza la combustin de muchas sustancias; una vela ordinaria de parafina, por ejemplo, arde en cloro con una llama humeante. El cloro y el hidrgeno pueden mantenerse juntos en la oscuridad, pero reaccionan explosivamente en presencia de la luz. Las disoluciones de cloro en agua son comunes en los hogares como agentes blanqueadores (vase Blanqueo).

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CONCLUSIONES La tabla peridica se trata de una ordenacin de los elementos de acuerdo con sus propiedades qumico-fsicas (actualmente el criterio de ordenacin es el nmero atmico, es decir, el nmero de protones que contiene el ncleo del tomo). La tabla peridica indica ciertas propiedades qumicas fsicas de cada elemento. En las ms sencillas, suele indicarse el smbolo, el nmero atmico y la masa. En las tablas ms completas se indica un gran nmero de propiedades, como la electronegatividad --la electronegatividad mide la tendencia que tiene un tomo de atraer hacia s los electrones compartidos en un enlace covalente potenciales de ionizacin --se trata de la energa necesaria para extraer un electrn de un tomo y convertirlo en un ion positivo-- , temperaturas de fusin y ebullicin, estructura cristalina, etc. La tabla se puede dividir en filas horizontales y columnas verticales. Las filas constituyen periodos, a lo largo de los cuales el nmero atmico aumenta (y el peso atmico, por tanto aumenta tambin). A su vez, los electrones van completando la capa de valencia, lo que provoca variaciones armnicas en las propiedades fsico-qumicas de los elementos. Todos los elementos de un periodo tienen el mismo nmero de capas electrnicas completas. Es la ltima capa la que se va completando a medida que se avanza por ste. Las columnas de la tabla constituyen familias de elementos, que tienen en comn la estructura electrnica. Debido a ello presentan importantes similitudes en sus propiedades qumicas y fsicas y variaciones muy regulares de las mismas. Ejemplos de familias importantes son la de los metales alcalinos (IA), familia del oxgeno (VIA) halgenos(VIIA) De izquierda a derecha aumenta el nmero atmico y la electronegatividad, a la vez que disminuye el radio. De arriba a abajo aumenta el radio y el nmero atmico, y disminuye la electronegatividad. Teniendo en cuenta la periodicidad de los elementos de la tabla, podemos hacernos una idea de lo enormemente til que nos resulta la tabla peridica, ya que nos permite predecir las propiedades de un elemento a partir de su posicin en la tabla peridica, por similitud con las de otros conocidos de su familia o periodo.

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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS1.

tomo, en Diccionario de la Lengua Espaola (22 ed.). Real Academia Espaola (2001). Consultado el 20 de julio de 2009. Haubold, Hans; Mathai, A. M. (1998). Microcosmos: From Leucippus to Yukawa. Structure of the Universe. Common Sense Science. Consultado el 17-01-2008

2.

3. Harrison (2003:123139).4.

Antonio Raada(1990), Dinmica Clsica. Madrid, Alianza Editorial, S. A. 84-2068133-4 B.H. Bransden and C.J. Joachain (1992), Physics of Atomos and Molecules. HarlowEssex-England, Longman Group Limited. 0-582-44401-2 Protagonistas de la revolucin:Lavoisier, A.L. Amedeo Avogadro (en italiano) Elements and Atoms: Chapter 12: Mendeleev's First Periodic Table (en ingls) Experimento de Rutherford Mxico, ISBN: 968-420-294-6.

5.

6. 7. 8. 9.

10. Rincn Arce, Alvaro (1983) ABC de Qumica Primer Curso, Editorial Herrero, 11. Raymond Chang, Quimica Sexta Edicin, McGraw-Hill Pg. 248 250. 12. Whitten, Qumica General Quinta Edicin, McGraw-Hill Pg. 348216218174. 13. Principios de Qumica, Pg. 84 -85959697. 14. Microsoft Encarta 2002 15. J. B. Russell, Qumica McGRaw-Hill / Interamericana de Mxico 16. Geoff Rayner, Qumica Inorgnica Descriptiva Segunda Edicin, Prentice Hall.