La tabla periódica

La Tabla Periódica 周期表 ordena todos los elementos 元素 en orden creciente de número de protones 质子数 (el número atómico 原子序数). Las filas horizontales se llaman períodos 周期 y las columnas verticales se llaman grupos 族.

Algunos patrones clave:

• A lo largo de un período, los elementos cambian de metales 金属 a la izquierda a no metales 非金属 a la derecha.
• El número del grupo indica la carga de los iones 离子 que forman los elementos. El Grupo I forma iones $+1$, el Grupo II forma iones $+2$ y el Grupo VII forma iones $-1$.
• Los elementos del mismo grupo tienen propiedades químicas similares. Esto se debe a que tienen el mismo número de electrones 电子 en su capa externa (la misma configuración electrónica externa 电子排布).

Debido a estos patrones, puedes usar la posición de un elemento para predecir sus propiedades.

Los elementos del Grupo I son los metales alcalinos 碱金属: litio 锂, sodio 钠 y potasio 钾. Son metales blandos 柔软 (se pueden cortar con un cuchillo).

Al bajar por el grupo, existen tendencias claras:

Puedes usar estas tendencias para predecir las propiedades de otros elementos del Grupo I. Por ejemplo, el rubidio (debajo del potasio) sería aún más reactivo y tendría un punto de fusión aún más bajo.

Reacción con el agua y lo que se observa

Esta es la reacción sobre la que más se pregunta en los exámenes. Cada metal del Grupo I reacciona con el agua para formar una alcali (hidróxido metálico) más hidrógeno, razón por la cual se llaman metales alcalinos:

"Describe lo que ves" suele valer puntos propios, así que aprende la lista para sodio sobre agua:

• flota - el metal es menos denso que el agua.
• se funde formando una bola - la reacción libera calor y el punto de fusión del metal es bajo.
• se mueve por la superficie - el chorro de hidrógeno que escapa lo empuja.
• hay efervescencia 泡腾 (burbujeo) - debido a la salida del gas hidrógeno.
• se hace más pequeño y desaparece a medida que se consume.
• la solución se vuelve alcalina, por lo que el indicador universal se torna morado (ahora es $\text{NaOH}$).

La tendencia se manifiesta en la violencia de la reacción: el litio burbujea constantemente pero no se funde; el sodio se funde en una bola y corre por la superficie; el potasio es lo suficientemente rápido como para encender su propio hidrógeno, ardiendo con una llama lila. Dos respuestas que debes evitar: decir "se desprende hidrógeno" no es una observación (no se puede ver, di efervescencia), y el metal se funde porque la reacción es exotérmica, no porque "el agua esté caliente".

Los elementos del Grupo VII son los halógenos 卤素: cloro 氯气, bromo 溴 e yodo 碘. Son no metales diatómicos 双原子 (cada molécula está formada por dos átomos, como $\text{Cl}_2$).

Su apariencia a temperatura y presión ambiente:

Al bajar por el grupo, la densidad aumenta pero la reactividad disminuye (tendencia opuesta a la del Grupo I).

Reacciones de desplazamiento

Un halógeno más reactivo desplaza (empuja fuera) a un ion haluro 卤化物 menos reactivo de su solución. Esta es una reacción de desplazamiento 置换反应.

Por ejemplo, el cloro es más reactivo que el bromo, por lo que desplaza al bromo del bromuro de potasio:

Ejemplo resuelto. Se añade cloro acuoso a una solución de yoduro de potasio; luego se añade yodo acuoso a una solución de bromuro de potasio. ¿Qué sucede en cada caso? La reactividad disminuye hacia abajo en el Grupo VII: cloro, luego bromo, luego yodo. (a) El cloro está por encima del yodo, por lo que es más reactivo y lo desplaza: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, y la solución se torna rojo-marrón a medida que se libera yodo. (b) El yodo está por debajo del bromo, por lo que es menos reactivo y no puede desplazarlo: no hay reacción ni cambio de color. "No hay reacción" es una respuesta completa que vale puntos; verifica el orden dentro del grupo antes de escribir cualquier ecuación.

Los elementos de transición 过渡元素 son el bloque de metales en el centro de la Tabla Periódica. En comparación con los metales del Grupo I, ellos:

• tienen altas densidades;
• tienen altos puntos de fusión;
• forman compuestos 化合物 coloreados 有色;
• a menudo actúan como catalizadores, tanto como elementos como en compuestos.

También pueden tener números de oxidación 氧化数 variables 可变. Por ejemplo, el hierro 铁 forma tanto compuestos de hierro(II) como de hierro(III).

Los gases nobles 稀有气体 del Grupo VIII son inertes 不reactivos, gases monoatómicos 单原子 (existen como átomos individuales, no como moléculas).

Son inertes porque ya poseen una capa externa completa de electrones. Esto los hace estables, por lo que no necesitan ganar, perder o compartir electrones.

• La Tabla Periódica está ordenada por número de protones. Los elementos del mismo grupo (columna) tienen el mismo número de electrones externos, por lo que reaccionan de manera similar; los períodos son las filas.
• El Grupo I (metales alcalinos) se vuelve más reactivo al bajar; el Grupo VII (halógenos) se vuelve menos reactivo al bajar — tendencias opuestas.
• Un halógeno más reactivo desplaza a uno menos reactivo desde una solución de su sal — por ejemplo, el cloro desplaza al bromo.
• Los gases nobles son inertes porque tienen una capa externa completa. Los elementos de transición son duros y densos, forman compuestos coloreados, actúan como catalizadores y tienen números de oxidación variables.