Carácter Metálico

Este tiende a decrecer conforme nos movemos a la derecha en un período (renglón), lo que significa que el carácter no metálico crece al aumentar el valor de la energía de ionización. En cualquier familia (columna), el carácter metálico crece de arriba hacia abajo (los valores de la energía de ionización disminuyen al bajar en la familia). Esta tendencia general no se observa necesariamente en los metales de transición.

Existe una relación entre la configuración electrónica y el comportamiento químico.

Estabilidad de los Electrones

La estabilidad de los electrones es reflejada en la energía de ionización de los átomos. La energía de ionización es la cantidad de energía requerida para eliminar un electrón de un átomo neutro de un elemento en estado gaseoso. La variación de la energía de ionización está relacionada con el tamaño del átomo y del elemento, y con el valor de su electronegatividad.

Propiedades Periódicas de los Elementos por su Electronegatividad

De acuerdo con L. Pauling, la electronegatividad es «la fuerza con que un átomo, en una molécula, atrae hacia sí los electrones que lo unen con otro átomo». En general, la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha a lo largo de un período de la tabla periódica, coincidiendo con la disminución del carácter metálico de los elementos. En cada grupo, la electronegatividad disminuye al aumentar el número atómico y aumenta el carácter metálico. En los metales de transición no se sigue esta tendencia.

Radio Atómico

El radio atómico de un elemento se puede determinar midiendo la distancia entre los núcleos de dos átomos adyacentes y luego dividiendo esa distancia por dos. Esto a menudo se hace utilizando cristalografía de rayos X u otros métodos espectroscópicos.

En la tabla periódica, el radio atómico generalmente disminuye a medida que vamos de izquierda a derecha a través de un período (debido al aumento de la carga nuclear) y aumenta a medida que nos movemos hacia abajo dentro de un grupo (por el número creciente de capas de electrones).

Reacciones Químicas de Síntesis de Óxidos, Oxiácidos e Hidróxidos

Prácticamente todos los elementos conocidos, metales y no metales, reaccionan o son oxidados por el oxígeno formando óxidos. Así, cuando un metal reacciona con oxígeno se forma su óxido:

metal(s) + oxígeno (g) → óxido metálico(s) ó óxido básico

Por consiguiente, al combinar metales como sodio (Na), magnesio (Mg) o calcio (Ca) con el oxígeno, se produce el óxido de cada uno de ellos:

Oxidación de Sodio

4Na(s) + O₂(g) → 2Na₂O(s)

Oxidación de Magnesio

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)

Oxidación de Calcio

2Ca(s) + O₂(g) → 2CaO(s)

Por lo general, los óxidos metálicos son sólidos, algunos son de color blanco como el óxido de sodio, óxido de magnesio, óxido de calcio y óxido de aluminio, y otros son de color como el óxido de hierro. El oxígeno reacciona con la mayor parte de los metales formando óxidos. Pero no todos reaccionan igual, metales como el oro, la plata o el platino (llamados metales nobles) no se oxidan al aire libre. Las reacciones de oxidación de metales empiezan lentamente, e incluso puede ser necesario aplicar un calentamiento inicial, como en el caso del magnesio, pero una vez iniciada la reacción hay liberación de energía o incluso incandescencia.

Por otro lado, los no metales también tienen la propiedad de combinarse químicamente con el oxígeno. Cuando se quema un trozo de carbón o una muestra de azufre, estos no metales reaccionan con el oxígeno formando sus óxidos:

no metal + oxígeno (g) → óxido no metálico(g) ó óxido ácido

Por ejemplo, en el caso del carbono se forma el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO₂), que son gases incoloros e inodoros, pero de características distintas; y en el caso del azufre se forman el dióxido de azufre (SO₂) y el trióxido de azufre (SO₃), que son gases de olor desagradable.

Ejemplos

Oxidación del Carbono

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)

Por lo general, los óxidos no metálicos son gaseosos, excepto en el caso de la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua (H₂O), que es un líquido a condiciones de presión y temperatura ambiente. Por lo anterior, los metales y los no metales tienen un comportamiento químico diferente cuando los combinamos con oxígeno, y a la reacción que se produce se le conoce como oxidación. Este comportamiento es una propiedad característica. Esta reactividad química de los elementos es la causa de que la mayoría de éstos se encuentren combinados formando compuestos.

Óxidos Metálicos y No Metálicos, y su Reacción con Agua

Cuando un óxido metálico se combina con agua y se le agregan unas gotas de indicador universal, adquiere una coloración entre verde y azul. Esta propiedad indica que el producto obtenido tiene un carácter básico y se dice que es un hidróxido. Debido a este comportamiento, a los óxidos metálicos también se les llama óxidos básicos. La expresión general para representar esta reacción es la siguiente:

Óxido básico o metálico(s) + agua (l) → base o hidróxido (ac)

Ejemplos

2MgO(s) + 2H₂O (l) → 2Mg(OH)₂(ac)

Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(ac)

Cuando un óxido no metálico se combina con agua y se le agregan unas gotas de indicador universal, adquiere una coloración entre naranja o roja. Entonces se dice que el producto tiene un carácter ácido y se le llama oxiácido. Debido a este comportamiento, a los óxidos no metálicos se les conoce como óxidos ácidos. La expresión general que representa este comportamiento es:

Óxido ácido o no metálico (g) + agua (l) → ácido (oxiácido)(ac)

Ejemplos

CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(ac)

SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(ac)

Como puede observarse, los productos obtenidos en ambas reacciones se encuentran en disolución acuosa (ac). Para determinar si esta disolución acuosa es ácida, básica o neutra se utiliza indicador universal o papel tornasol.

Variación de la Energía de Ionización en la Tabla Periódica

La comparación de las energías de ionización de los átomos de la tabla periódica revela dos tendencias periódicas que siguen las reglas de la atracción coulombica:

1. La energía de ionización generalmente aumenta de izquierda a derecha dentro de un período dado (es decir, fila).
2. La energía de ionización generalmente disminuye de arriba hacia abajo en un grupo dado (es decir, columna).

Elementos que Tienden a Ceder sus Electrones

Sodio, Potasio, Litio, Rubidio, Cesio, Francio, Berilio, Magnesio, Calcio, Estroncio, Bario, Radio.

Elemento con Mayor Energía de Ionización

Helio.

Familia con Mayor Energía de Ionización

Los gases nobles tienen las mayores energías de ionización.¹ Normalmente, los elementos del grupo 2 tienen una energía de ionización mayor que los elementos del grupo 13 y los elementos del grupo 15.

Elementos Más Electronegativos

Los elementos más electronegativos se encuentran en la esquina superior derecha de la tabla periódica.¹ Los elementos más electronegativos son el flúor (F), el oxígeno (O), el cloro (Cl) y el nitrógeno (N).

La energía de ionización aumenta a medida que se mueve de izquierda a derecha en un período de la tabla periódica.

Concepto de Reacción Química

La química, como ciencia de la materia, la energía y sus cambios, tiene como principal objeto de estudio la reacción química. Metodológicamente, el estudio de la reacción química es el instrumento principal de la interpretación de los cambios que sufre la materia; en sí, el estudio de la reacción química nos proporciona una explicación racional de cómo se llevan a cabo los cambios químicos. Una reacción química es un proceso en el que se rompen y se establecen nuevos enlaces químicos. Como resultado de tal proceso, a partir de un conjunto de materiales originales llamados reactivos (los cuales tienden a desaparecer) se genera una serie de sustancias químicas nuevas llamadas productos.

Representación Gráfica de una Reacción Química

En virtud de que las reacciones químicas se llevan a escala microscópica, se ha llegado a la convención de poder representarlas de una manera simbólica mediante una ecuación química. En la ecuación química se escriben las fórmulas de los reactivos a la izquierda y las de los productos a la derecha; ambos extremos de la ecuación se separan por medio de una flecha que significa «se transforma en» o «se produce».

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• Dióxido de carbono (CO₂): Quema de combustibles fósiles, deforestación y actividades industriales.
• Dióxido de azufre (SO₂): Combustión de carbón y petróleo, refinerías de petróleo y volcanes.
• Monóxido de carbono (CO): Automóviles y camiones, calefacción a base de gas o carbón.
• Óxidos de nitrógeno (NO_x): Motores de combustión interna y plantas industriales.