Familias DE LA Tabla Periódica Grupo 18 Jorge Alvarado PDF

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FAMILIAS DE LA TABLA PERIÓDICA La tabla periódica, la forma de ordenar los elementos químicos Actualmente, la tabla periódica se compone de 118 elementos distribuidos en 7 filas horizontales llamadas periodos y 18 columnas verticales, conocidas como grupos.

La tabla periódica es un cuadro que presenta todos los elementos químicos que existen ordenados según sus propiedades físicas. Fue diseñada por el químico ruso Dmitri Mendeléiev en 1869 y es considerado por muchos como el descubrimiento más importante de la química. Y es que esta compleja ordenación de los elementos permitió predecir el descubrimiento de nuevos elementos y permitió realizar investigaciones teóricas sobre estructuras desconocidas hasta el momento. La tabla periódica de los elementos está organizada de menor a mayor según su número atómico, es decir, el número total de protones que tiene cada átomo de ese elemento. Además están distribuidos en 7 filas horizontales llamadas periodos y 18 columnas verticales conocidas como grupos, de modo que los elementos que pertenecen al mismo grupo tienen propiedades similares.

Grupos o Familias Son las columnas verticales que podemos ver en la tabla. Son un total de 18, en la tabla que todos conocemos hoy en día y como se puede apreciar, están debidamente enumeradas. Los elementos de cada grupo cuentan con propiedades físicas y químicas muy parecidas. 

Grupo 1: En él nos encontraremos con los metales alcalinos. Lo componen los elementos, litio (li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr).

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Grupo 2: En este segundo grupo veremos los metales alcalinotérreos. Son más duros que los anteriores y buenos conductores eléctricos. Aquí nos encontraremos con berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario, (Ba) y radio (ra).

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Grupo 3: Familia del Escandio. Entre ellos se encuentran el escandio (Sc) y el itrio (Y). Aunque son un tanto discutidos, también hay que mencionar el lantano (La) y el actinio (Ac).

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Grupo 4: Es la familia del Titanio. En ella nos encontramos con el titanio (ti), circonio (Zr), hafnio (Hf) y rutherfordio (Rf).

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Grupo 5: Dentro de la familia del Vanadio, nos vamos a encontrar con el vanadio (V), niobio (Nb), tántalo (Ta), dubnio (Db).

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Grupo 6: En este grupo nos encontramos con la familia del cromo. Allí veremos al cromo (Cr), molibdeno (Mo), wolframio (W), seaborgio (Sg).

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Grupo 7: manganeso (Mn), tecnecio (Tc) y renio (Re), Todos ellos pertenecen a la familia del Manganeso.

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Grupo 8: La familia del hierro está compuesta de hierro (Fe), rutenio (Ru), osmio (Os), Hassio (Hs).

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Grupo 9: Aquí nos encontramos con el cobalto (Co), rodio (Rh), Iridio (Ir), meitnerio (Mt).

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Grupo 10: La familia del Níquel la componen el níquel (Ni), paladio (Pd), platino (Pt), darmstadtio (Ds).

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Grupo 11: El cobre (Cu), plata (Ag) y oro (Au) se les conoce como metales de acuñar, aunque no es un término que todos acepten.

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Grupo 12: El zinc (Zn), el cadmio (Cd) y el mercurio (Hg).

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Grupo 13: El llamado grupo 13 también corresponde con el grupo del boro. Un nombre que le viene de la tierra, puesto que es en ella donde más abundan. Nos encontramos con boro (B), aluminio (Al), galio (Ga), indio (In), talio (Ti) y nihonio (nh).

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Grupo 14: En el grupo del carbono o carbonoideos, nos encontramos con el carbono ( C ), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb), flerovio (FI).

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Grupo 15: En este caso llegamos al grupo del nitrógeno. Como no, comenzamos con el nitrógeno (N), fórforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y moscovio (Mc).

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Grupo 16: Se le conoce como el grupo de los Anfígenos, aunque no pueden ocultar su condición de familia del oxígeno. Así es que nos encontramos con el oxígeno (O), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po), livermorio (Lv).

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Grupo 17: Los halógenos se encuentran en este grupo. Flúor (F), cloro (CI), bromo (Br), yodo (I), astato (At), téneso (Ts).

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Grupo 18: Los llamados gases nobles son otro de los grupos de elementos que cuentan con unas propiedades muy parecidas. En unas condiciones normales, se dice que son gases incoloros e inodoros. Los gases son el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) y organesón (Og).

Para entender esta organización, hay que saber que cada uno de los integrantes de un grupo, cuenta con características muy similares como su configuración electrónica y la misma valencia, es decir, el número de electrones

que tienen en la última capa. Si miramos de arriba hacia abajo y en un mismo grupo, veremos cómo aumentan los radios atómicos de cada uno de los elementos que lo integran.

GASES NOBLES (GRUPO 18) Gases nobles Los gases nobles son un grupo de elementos de origen químico que poseen una serie de propiedades muy similares. Bajo condiciones normales, son gases monoatómicos, inodoros e incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 de la tabla periódica. Los gases nobles son sustancias químicas muy estables las cuales no reaccionan fácilmente con otras sustancias químicas y no son inflamables. Muchos se encuentran normalmente en el aire. Esto significa, por ejemplo, que todos los días respiramos pequeñas cantidades de gases nobles. Aunque estos gases no son muy tóxicos, cuando los encontramos en cantidades muy grandes pueden causar daño al ser humano. Los gases nobles son altamente asfixiantes. Los gases asfixiantes reemplazan el oxígeno en el aire de modo que quede menos

oxígeno para respirar. Sin oxígeno, una persona puede morir. Los siete gases son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), el radiactivo radón (Rn) y el sintético oganesón (Og).

Historia de los gases nobles La palabra gas noble es una traducción derivada del alemán Edelgas, y fue utilizado por primera vez en 1898 por Hugo Erdmann, quien utilizó la palara para indicar el bajo nivel de reactividad de dichos gases. Este nombre, hace una analogía a la frase “metales nobles”, como, por ejemplo, el oro, el cual se encuentra asociado con riqueza y nobleza. Pierre Janssen y Joseph Norman Lockyer fueron los primeros en descubrir un gas noble el 18 de agosto de 1868 cuando se encontraban estudiando la cromosfera del sol, entonces lo llamaron helio pues la palabra griega para el sol. Su descubrimiento ayudó a los científicos a tener una mejor compresión de la estructura atómica. En 1895, el químico francés Heri Moissan trató sin resultados positivos de producir una reacción entre el flúor, el elemento más electronegativo que existe, y el argón, uno de los gases nobles, con el fin de aislar de la atmósfera aquellos gases caracterizados por su extraordinaria inercia química, comenzando por el que está en mayor abundancia relativa, y de crear nuevos elementos o compuestos, sin embargo esto fue imposible, pero colaboraron a desarrollar teorías diferentes y nuevas con respecto a la estructura atómica de los elementos. En el año 1962, Neil Bartlett descubrió el primer compuesto químico de un gas noble, el hexafluoroplatinato de xenón. En 1904, Rayleigh y Ramsay recibieron el premio Nobel de Física y Química, respectivamente, por el descubrimiento de los gases nobles.

¿Por qué se llaman gases nobles? Inicialmente, al ser descubiertos, a estos elementos se los llamó gases inertes o gases raros, pues se pensaba que eran pasivos químicamente y raros en el universo. Ambas cosas resultaron ser falsas, por lo que se prefiere el uso de “gases nobles”, traducción del término alemán con que Hugo Erdmann los bautizó en 1898: Edelgas. Este nombre proviene en préstamo de los “metales nobles” como el oro, cuyo comportamiento químico muestra también una tendencia hacia la poca reactividad, es decir, a mantenerse puro.

Ejemplos de gases nobles Los gases nobles son únicamente siete: 

Helio (He). Es el segundo elemento más abundante del universo, producto de las reacciones de fusión de hidrógeno en el corazón de las estrellas. Tiene la peculiaridad de alterar la voz humana al ser inhalado y de ser mucho más liviano que el aire.

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Neón (Ne). Otro elemento abundante en el universo, es lo que confiere su color a las lámparas fluorescentes. Es particularmente usado en la fabricación de televisores.

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Argón (Ar). Uno de los gases comunes en el aire que respiramos, es muy empleado como aislante industrial y en la obtención de láseres.

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Kriptón (Kr). Aunque es un gas noble, sabemos hoy que puede reaccionar con el flúor y con otras pocas sustancias de intensa electronegatividad, y que posee seis isótopos (versiones) estables y diecisiete isótopos radiactivos. Por suerte es un elemento muy raro.

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Xenón (Xe). Este es un gas muy pesado, presente tan sólo en trazas en la atmósfera terrestre. Fue el primero de los gases nobles en ser sintetizado artificialmente.

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Radón (Rn). Fruto de la desintegración radiactiva de elementos como el radio o el actinio (por esa razón se le llamaba antes actinón), es un gas noble pero radiactivo, cuya versión atómica más estable pude durar un máximo de 3,8 días, antes de convertirse en polonio.

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Oganesón (Og). También llamado eka-radón, ununoctio (Uuo) o elemento 118, este misterioso gas noble es altamente radiactivo, y de origen sintético, o sea, que no existe en la naturaleza. Fue “descubierto” en 2002.

Características de los gases nobles Quizás los gases nobles son los elementos que comparten más cualidades en común, tanto físicas como químicas. Sus características principales son: 

Presentar poca o nula reactividad química, o sea, no reaccionan fácilmente. Esto se debe a su última capa electrónica se encuentra siempre completa.

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Estar desprovistos de color, olor y sabor.

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Presentar puntos de fusión y ebullición muy próximos, con apenas 10 °C de diferencia, por lo que casi siempre están en estado gaseoso y puede llevárselos a líquido sólo en rangos de temperatura muy precisos.

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Comportarse como gases ideales, o sea, ser muy predecibles empleando las formulaciones químicas adecuadas para describir la conducta de los fluidos.

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En el caso del helio, presenta propiedades muy particulares: posee los puntos de fusión y ebullición más bajos del universo, es el único elemento que presenta superfluidez, y no puede llevarse a sólido en condiciones de presión estándares.

Reacciones 

Helio y neón Entre los gases nobles los menos reactivos son el helio y el neón. De hecho, el neón es el elemento más inerte de todos, aun cuando su electronegatividad (de formar enlaces covalentes) supera a la del flúor. No se conoce en condiciones terrestres ninguno de sus compuestos; sin embargo, en el Cosmos es bastante probable la existencia del ion molecular HeH+. Asimismo, cuando se excitan electrónicamente son capaces de interaccionar con átomos gaseosos y formar efímeras moléculas neutras llamadas excímeros; tales como HeNe, CsNe y Ne 2. Por otro lado, aunque no se consideren compuestos en un sentido formal, los átomos de He y Ne pueden dar lugar a moléculas de Van der Walls; es decir, compuestos que se mantienen “unidos” simplemente por fuerzas dispersivas. Por ejemplo: Ag 3He, HeCO, HeI2, CF4Ne, Ne3Cl2 y NeBeCO3. Igualmente, tales moléculas de Van der Walls pueden existir gracias a interacciones débiles ion-dipolo inducido; por ejemplo: Na +He8, Rb+He, Cu+Ne3 y Cu+Ne12. Nótese que es posible inclusive que estas moléculas se conviertan en aglomerados de átomos: clústeres. Y finalmente, los átomos de He y Ne pueden quedar “atrapados” o intercalados en complejos endoédricos de fullerenos o clatratos, sin que lleguen a reaccionar; por ejemplo: He@C60, (N2)6Ne7, He(H2O)6 y Ne•NH4Fe(HCOO)3.

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Argón y kriptón Los gases nobles argón y kriptón por ser más polarizables, tienden a presentar más “compuestos” que los de helio y neón. No obstante, una parte de ellos son más estables y caracterizables, pues tienen tiempo de vida más prolongados. Entre algunos de ellos está el HArF, y el ion molecular ArH+, presente en las nebulosas por acción de los rayos cósmicos. A partir del kriptón comienza la posibilidad de obtenerse compuestos en condiciones extremas, pero sostenibles. Este gas reacciona con el flúor según la siguiente ecuación química:

Kr + F2 → KrF2 Nótese que el kriptón adquiere un número de oxidación de +2 (Kr 2+) gracias al flúor. El KrF2 de hecho puede sintetizarse en cantidades comerciables como agente oxidante y fluorante. El argón y kriptón pueden establecer un amplio repertorio de clatratos, complejos endoédricos, moléculas de Van der Walls, y algunos compuestos en espera de ser descubiertos posterior a su existencia predicha. 

Xenón y radón El xenón es, entre los gases nobles, el rey de la reactividad. Forma los compuestos verdaderamente estables, comerciables y caracterizables. De hecho, su reactividad se asemeja a la del oxígeno en las condiciones apropiadas. Su primer compuesto sintetizado fue el “XePtF6”, en 1962 por Neil Bartlett. Esta sal en realidad, según la bibliografía, consistía de una mezcla compleja de otras sales fluoradas de xenón y platino. No obstante, esto fue más que suficiente para demostrar la afinidad entre el xenón y el flúor. Entre algunos de estos compuestos tenemos: XeF2, XeF4, XeF6 y [XeF]+[PtF5]−. Cuando el XeF6 se disuelve en agua, genera un óxido: XeF6 + 3 H2O → XeO3 + 6 HF Este XeO3 puede originar las especies conocidas como xenatos (HXeO4–) o el ácido xénico (H 2XeO4). Los xenatos se desproporcionan a perxenatos (XeO64-); y si el medio se acidifica luego, en ácido perxénico (H4XeO6), el cual se deshidrata a tetróxido de xenón (XeO4): H4XeO6 → 2 H2O + XeO4 El radón debería de ser el más reactivo de los gases nobles; pero es tan radiactivo, que prácticamente apenas tiene tiempo de reaccionar antes de desintegrarse. Los únicos compuestos que se han plenamente sintetizado son su fluoruro (RnF2) y óxido (RnO3).

Producción 

Licuefacción del aire Los gases nobles se vuelven más abundantes en el Universo a medida que descendemos por el grupo 18. En la atmósfera, sin embargo, es escaso el helio, pues el campo gravitatorio de la Tierra no puede retenerlo a diferencia de otros gases. Es por eso que no se le detectó en el aire sino en el Sol. En cambio, en el aire hay notables cantidades de argón, proveniente del decaimiento radiactivo del radioisótopo 40K. El aire es la fuente natural de argón, neón, kriptón y xenón más importante del planeta. Para producirlos, primero el aire debe someterse a licuefacción para que condense en un líquido. Luego, a este líquido se le realiza una destilación fraccionada, separando así cada uno de los componentes de su mezcla (N2, O2, CO2, Ar, etc.). Dependiendo de qué tan baja debe ser la temperatura y la abundancia del gas, sus precios aumentan, ubicándose el xenón como el más costoso, mientras el helio como el más barato.

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Destilación del gas natural y minerales radiactivos El helio, por su parte, se obtiene de otra destilación fraccionada; pero no del aire, sino del gas natural, enriquecido de helio gracias a la liberación de partículas alfa de los minerales radiactivos de torio y uranio. Asimismo, el radón “nace” del decaimiento radiactivo del radio en sus respectivos minerales; pero debido a su menor abundancia, y al tiempo corto de vida media de los átomos Rn, su abundancia es irrisoria comparada con la de sus congéneres (los otros gases nobles). Y por último, el oganesón es un “gas” noble artificial, ultramásico y muy radiactivo, que solamente puede existir brevemente en condiciones controladas dentro de un laboratorio.

Usos y aplicaciones de los gases nobles Estos elementos poseen numerosas utilizaciones para el ser humano, tales como: 

Aislantes. Debido a su baja reactividad es posible usarlos para contener sustancias muy reactivas o peligrosas.

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Refrigerantes o criogenizantes. Mediante procesos de licuado que extraen calor, son ideales para mantener andando maquinarias delicadas como imanes superconductores o resonancias magnéticas nucleares.

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Componente respirable. En el caso del helio mezclado con otros gases, se encuentran en los tanques de astronautas y buzos, reduciendo el efecto narcótico del llamado “mal de profundidad”.

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Relleno de globos inflables o dirigibles. Puede usarse el helio también, ya que es más liviano que el aire y muy seguro, un perfecto reemplazo del hidrógeno, que es altamente inflamable.

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Iluminación. Puede usarse el neón, xenón, argón y kriptón, rellenando con ellos bombillas incandescentes para producir así colores específicos de luz, en lo que ordinariamente llamamos “luces de neón”.

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Para fabricar láseres. Empleados en cirugías o procedimientos industriales.

Bibliografía. 

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