El objetivo de este recurso es mostrar las principales propiedades de los elementos representativos de la tabla periódica, como son su valencia y número de oxidación.

Estrategia

 

 

Propiedades periódicas de los elementos

Propiedades periódicas de los elementos representativos de la tabla periódica

En general la valencia es la capacidad de combinarse unos átomos con otros para formar  compuestos. Se representa por un número. En el caso de definir la valencia de un elemento diremos que indica el número de átomos de hidrógeno que se combinan con un átomo  de ese elemento. Por ejemplo el oxígeno tiene una valencia de 2, ya que se combina con dos átomos de hidrógeno para formar H2O., los halógenos tienen una valencia de 1, ya que se combinan con un átomo de hidrógeno, como en el caso del HCl.

El número de oxidación o estado de oxidación es un número que se asigna a cada elemento presente en un compuesto, con la idea de comparar su ambiente electrónico con la del mismo elemento en estado libre, y se refiere al número de cargas que tendría un átomo en una molécula si los electrones fueran transferidos completamente.
En un compuesto iónico el número de oxidación es el número de electrones que pierde o gana un átomo, y en una molécula covalente los números de oxidación de cada elemento son números positivos y negativos, asignados mediante el siguiente procedimiento:

·      Los electrones de cada enlace químico se asignan al elemento más electronegativo de los que forman el enlace.

·      Si existen uniones de un elemento consigo mismo, los electrones de enlace se dividen equitativamente entre los dos átomos

·      Se cuentan los electrones asignados a cada átomo y se le restan los electrones de valencia de ese átomo.

Reglas para obtener el número de oxidación.

1.   El número de oxidación de cualquier  elemento nativo (no combinado con otro elemento) es cero.

2.   El número de oxidación de cualquier ion atómico es igual a su carga.

3.   El número de oxidación del hidrógeno siempre es 1+, excepto en los hidruros metálicos, donde es 1–.

4.   El número de oxidación del oxígeno siempre es 2–, excepto en los peróxidos, donde es 1– y en el compuesto OF2 donde es 2+

5.   La suma de los números de oxidación de todos los elementos de un compuesto debe ser cero y en un ion debe ser igual a la carga del mismo.

6.    En las combinaciones binarias o ternarias entre metales y no metales, el metal tiene número de oxidación positivo y por lo general igual al grupo de la tabla periódica al que pertenece

Los números de oxidación en los elementos representativos están asociados directamente a sus electrones de valencia y a su capacidad de combinarse para adquirir los ocho electrones externos característicos de los gases nobles.

Por ejemplo, los metales alcalinos, pertenecientes al grupo I A contienen un electrón en su capa de valencia, por lo que para adquirir la  configuración de gas noble o bien lo pierden y se convierten en iones monopositivos o de otra forma ganan siete electrones para completar ocho electrones externos y se convierten en aniones con siete cargas negativas, ambos procesos tienen diferente gasto de energía y de manera natural los cambios se dan siempre siguiendo el proceso que implique menor energía, es decir en este caso resulta menos energético perder un electrón que ganar siete, por lo que los metales alcalinos actuan siempre con número de oxidación +1. La siguiente tabla muestra ambos procesos para los grupos de los elementos representativos.

 

    Grupo

Electrones externos

Electrones ganados para completar 8  extremos

Electrones perdidos para completar 8 extremos

   Número de oxidación

        I A

              1

                   7

                   1

                   +1

        II A

              2

                   6

                   2

                   +2

        III A

              3              

                   5

                   3

                   +3

        IV A

              4

                   4

                   4

                   +/ – 4

        V A

              5

                   3

                   5

                    – 3

        VI A

              6

                   2

                   6

                   – 2

        VII A

              7

                   1

                   7

                   – 1

        VIII A

              8

                   0

                   8

                   0

 

De la tabla anterior podemos de manera inmediata suponer que cuando los elementos se combinan para lograr tener la configuración de gas noble, pueden hacerlo por combinación de un elemento que pierde electrones con otro elemento que tiende a ganar los mismos, para formar un compuesto en el cual deben haber el mismo número de cargas positivas que negativas.

Por ejemplo, la sal de mesa cuyo nombre científicos es cloruro de sodio y que implica la combinación del sodio con el cloro, el sodio pierde un electrón, el cual debe ganar el cloro, es decir por cada átomo de sodio debe haber un átomo de cloro para formar el cloruro de sodio, es decir su fórmula es .

Es decir en este tipo de compuestos, llamados iónicos, al combinar un elemento con número de oxidación positivo con otro cuyo número de oxidación negativo, la relación de combinación produzca el mismo número de cargas positivas que negativas.

En la siguiente tabla se muestran Algunos ejemplos

    Compuesto

Fórmula con Número de oxidación

Cargas positivas

Cargas  negativas

                    Nombre

1

4

     2 X 1 = 2+

          1 x (-2) = 2–  

             Sulfuro de sodio

            RbF

5

     1 X 1 = 1+

          1 x (-1) = 1–

             Fluoruro de rubidio

2

6 

     1 X 3 = 3+

          3 x  (-1) = 3–

             Bromuro de indio

            CaO

7

     1 X 2 = 2+

          1 X (-2) = 2–

             Óxido de calcio

3

8

     2 x 3 = 6+

          3 X (-2) = 6–

             Sulfuro de aluminio

 

Otra forma de que los elementos al combinarse adquieran ocho electrones externos, es compartiendo electrones, a este tipo de sustancias se les denomina compuestos covalentes, y también podremos utilizar los números de oxidación mencionados arriba, con la única salvedad es que al no haber transferencia de electrones sino compartición de manera convencional el átomo más electronegativo (que atrae con mayor fuerza los electrones de enlace) se le asiganrá el número de oxidación negativo y el menos electronegativo (con fuerza de atracción menor sobre los electrones de enlace) se le asigna el número de oxidación negativo. Por ejemplo: en el agua H2O, el hidrógeno (grupo IA y electronegatividad 0.9) se le asignará el número de oxidación positivo es decir 1+, mientras que en el oxígeno del Grupo VIA el número de oxidación es negativo, es decir 2– , asi que el agua tendra la siguiente fórmula con sus respectivos números de oxidación 9  . A continuación se muestran algunos compuestos covalentes binarios, con sus respectivos números de oxidación.

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Presentación de la tabla periódica