Bloque (tabla periódica) - Block (periodic table)

Bloques s, f, dyp en la tabla periódica

Un bloque de la tabla periódica es un conjunto de elementos unificados por los orbitales atómicos sus electrones de valencia o vacantes se encuentran en. Parece haber sido utilizado por primera vez por el término Charles Janet . Cada bloque lleva el nombre de su orbital característico: bloque s, bloque p, bloque d y bloque f.

Los nombres de los bloques (s, p, dyf) se derivan de la notación espectroscópica del valor del número cuántico azimutal de un electrón : agudo (0), principal (1), difuso (2) o fundamental (3). Las notaciones sucesivas proceden en orden alfabético, como g, h, etc.

Caracteristicas

La división en bloques se justifica por su naturaleza distintiva: s se caracteriza, excepto en H y He, por metales altamente electropositivos; p por una gama de metales y no metales muy distintivos, muchos de ellos esenciales para la vida; d por metales con múltiples estados de oxidación; f por metales tan similares que su separación es problemática. Se pueden hacer declaraciones útiles sobre los elementos basándose en el bloque al que pertenecen y su posición en él, por ejemplo, el estado de oxidación más alto, la densidad, el punto de fusión ... La electronegatividad se distribuye de manera bastante sistemática entre los bloques y entre ellos.

PJ Stewart
en Fundamentos de la química, 2017

Existe una correspondencia aproximada entre esta nomenclatura de bloques, basada en configuración electrónica , y conjuntos de elementos basados ​​en propiedades químicas. El bloque s y el bloque p juntos generalmente se consideran elementos del grupo principal , el bloque d corresponde a los metales de transición y el bloque f abarca casi todos los lantánidos (como el lantano ) y los actínidos (como el actinio ). No todo el mundo está de acuerdo sobre la pertenencia exacta de cada conjunto de elementos. Por ejemplo, los elementos del grupo 12 zinc , cadmio y mercurio se consideran a menudo como grupo principal, en lugar de grupo de transición, porque son química y físicamente más similares a los elementos del bloque p que a los otros elementos del bloque d. Los elementos del grupo 3 a veces se consideran elementos del grupo principal debido a sus similitudes con los elementos del bloque s. Los grupos (columnas) en el bloque f (entre los grupos 2 y 3) no están numerados.

El helio es un elemento del bloque s , con sus electrones externos (y únicos) en el orbital atómico 1s , aunque sus propiedades químicas son más similares a las de los gases nobles del bloque p en el grupo 18 debido a su capa completa.

bloque s

… Na, K, Mg y Ca son esenciales en los sistemas biológicos. Algunos ... otros elementos del bloque s se utilizan en medicina (por ejemplo, Li y Ba) y / o se presentan como contaminantes menores pero útiles en los biominerales de Ca, por ejemplo, Sr ... Estos metales muestran solo un estado de oxidación estable [+1 o +2]. Esto permite que [sus] ... iones se muevan por la celda sin ... peligro de oxidarse o reducirse.

Wilkins RG y Wilkins PC (2003)
El papel del calcio y cationes comparables en el comportamiento animal, RSC , Cambridge, p. 1

El bloque s está en el lado izquierdo de la tabla periódica convencional y está compuesto por elementos de las dos primeras columnas más un elemento en la columna más a la derecha, los no metales hidrógeno y helio y los metales alcalinos (en el grupo 1) y metales alcalinotérreos. (Grupo 2). Su configuración de valencia general es n s 1–2 . El helio es un elemento s, pero casi siempre encuentra su lugar en el extremo derecho del grupo 18 , por encima del neón del elemento p . Cada fila de la tabla tiene dos elementos s.

Los metales del bloque s (desde el segundo período en adelante) son en su mayoría blandos y generalmente tienen puntos de fusión y ebullición bajos. La mayoría imparte color a una llama.

Químicamente, todos los elementos S excepto el helio son altamente reactivos. Los metales del bloque s son altamente electropositivos y a menudo forman compuestos esencialmente iónicos con los no metales, especialmente con los no metales halógenos altamente electronegativos.

bloque p

El bloque p está en el lado derecho de la tabla periódica estándar y abarca elementos de los grupos 13 a 18. Su configuración electrónica general es n s 2 n p 1–6 . El helio , aunque es el primer elemento del grupo 18, no está incluido en el bloque p. Cada fila de la tabla tiene un lugar para seis elementos p excepto la primera fila (que no tiene ninguno).

Aluminio (metal), número atómico 13
Silicio (metaloide), número atómico 14
Fósforo (no metálico), número atómico 15

Este bloque es el único que tiene los tres tipos de elementos: metales , no metales y metaloides . Los elementos del bloque p pueden describirse grupo por grupo como: grupo 13, los icoságenos ; 14, los cristalogenos ; 15, los pnictógenos ; 16, los calcógenos ; 17, los halógenos ; y 18, el grupo del helio , compuesto por los gases nobles (excluido el helio) y el oganesson . Alternativamente, el bloque p puede describirse como que contiene metales posteriores a la transición ; metaloides; no metales reactivos, incluidos los halógenos ; y gases nobles (excluido el helio).

Los elementos del bloque p están unificados por el hecho de que sus electrones de valencia (más externos) están en el orbital p. El orbital p consta de seis formas lobuladas que provienen de un punto central en ángulos espaciados uniformemente. El orbital p puede contener un máximo de seis electrones, por lo que hay seis columnas en el bloque p. Los elementos de la columna 13, la primera columna del bloque p, tienen un electrón orbital p. Los elementos de la columna 14, la segunda columna del bloque p, tienen dos electrones orbitales p. La tendencia continúa de esta manera hasta la columna 18, que tiene seis electrones p-orbitales.

El bloque es un bastión de la regla del octeto en su primera fila, pero los elementos de las filas posteriores suelen mostrar hipervalencia . Los elementos del bloque p muestran estados de oxidación variables que generalmente difieren en múltiplos de dos. La reactividad de los elementos de un grupo generalmente disminuye hacia abajo. Este no es el caso en el grupo 18, donde la reactividad aumenta en la siguiente secuencia: Ne <He <Ar <Kr <Xe <Rn <Og (aunque el helio, que rompe la tendencia, no es parte del bloque p; por lo tanto, el La porción del bloque p del grupo 18 se ajusta a la tendencia).

El oxígeno y los halógenos tienden a formar compuestos más iónicos con los metales; los restantes no metales reactivos tienden a formar más compuestos covalentes, aunque la ionicidad es posible cuando la diferencia de electronegatividad es lo suficientemente alta (por ejemplo, Li 3 N ). Los metaloides tienden a formar compuestos covalentes o aleaciones con metales.

bloque d

Los  ... elementos muestran una similitud horizontal en sus propiedades físicas y químicas, así como la relación vertical habitual. Esta similitud horizontal es tan marcada que la química de la primera  ... serie  ... a menudo se discute por separado de la de la segunda y tercera serie, que son más similares entre sí que a la primera serie.

Kneen WR, Rogers MJW y Simpson P 1972
Química: hechos, patrones y principios, Addison-Wesley, Londres, págs. 487-489 

El bloque d está en el medio de la tabla periódica y abarca elementos de los grupos 3 a 12; comienza en el cuarto período . La mayoría o todos estos elementos también se conocen como metales de transición porque ocupan una zona de transición en las propiedades, entre los metales fuertemente electropositivos de los grupos 1 y 2, y los metales débilmente electropositivos de los grupos 13 a 16. Grupo 3 o grupo 12, mientras que aún se cuentan como metales del bloque d, a veces no se cuentan como metales de transición porque no muestran las propiedades químicas características de los metales de transición, por ejemplo, múltiples estados de oxidación y compuestos coloreados.

Los elementos del bloque d son todos metales y la mayoría tienen uno o más electrones d-orbitales químicamente activos. Debido a que existe una diferencia relativamente pequeña en la energía de los diferentes electrones d-orbitales, el número de electrones que participan en el enlace químico puede variar. Los elementos del bloque d tienen tendencia a exhibir dos o más estados de oxidación, difiriendo en múltiplos de uno. Los estados de oxidación más comunes son +2 y +3. El cromo , hierro , molibdeno , rutenio , tungsteno y osmio pueden tener índices de oxidación tan bajos como -4; el iridio tiene la singular distinción de ser capaz de alcanzar un estado de oxidación de +9.

Los orbitales d (cuatro con forma de trébol de cuatro hojas y el quinto como una mancuerna con un anillo alrededor) pueden contener hasta cinco pares de electrones.

bloque f

Debido a su compleja estructura electrónica, los importantes efectos de correlación de electrones y las grandes contribuciones relativistas, los elementos del bloque f son probablemente el grupo de elementos más desafiante para la teoría de la estructura electrónica. 

Dolg M 2015 (ed.)
Métodos computacionales en química de lantánidos y actínidos, John Wiley & Sons, Chichester, p. xvii

El bloque f aparece como una nota al pie en una tabla estándar de 18 columnas, pero se encuentra en el centro a la izquierda de una tabla de ancho completo de 32 columnas. Si bien estos elementos generalmente no se consideran parte de ningún grupo , algunos autores los consideran parte del grupo 3. A veces se les llama metales de transición internos porque proporcionan una transición entre el bloque s y el bloque d en la sexta y séptima fila. (período), de la misma manera que los metales de transición del bloque d proporcionan un puente de transición entre el bloque s y el bloque p en las filas 4 y 5.

Los elementos del bloque f vienen en dos series, en los períodos 6 y 7. Todos son metales. Los electrones orbitales f son menos activos en la química de los elementos del bloque f del período 6, aunque hacen alguna contribución: son bastante similares entre sí. Son más activos en los elementos del bloque f del período inicial 7, donde las energías de las capas 5f, 7s y 6d son bastante similares; en consecuencia, estos elementos tienden a mostrar tanta variabilidad química como sus análogos de metales de transición. Los últimos elementos del bloque f se comportan más como sus homólogos del período 6.

Los elementos del bloque f están unificados al tener en su mayoría uno o más electrones en un orbital f interno. De los orbitales f, seis tienen seis lóbulos cada uno, y el séptimo parece una mancuerna con una rosquilla con dos anillos. Pueden contener hasta siete pares de electrones, por lo que el bloque ocupa catorce columnas en la tabla periódica. No se les asignan números de grupo, ya que las tendencias periódicas verticales no se pueden discernir en un "grupo" de dos elementos.

Las dos filas de 14 miembros de los elementos del bloque f a veces se confunden con los lantánidos y los actínidos , que son nombres para conjuntos de elementos basados ​​en propiedades químicas más que en configuraciones electrónicas. Los lantánidos son los 15 elementos que van desde el lantano (La) hasta el lutecio (Lu); los actínidos son los 15 elementos que van desde el actinio (Ac) al lawrencio (Lr).

bloque g

Se predice que un bloque g comenzará en las proximidades del elemento 121 . Aunque no se espera que los orbitales g comiencen a llenar el estado fundamental hasta alrededor del elemento 124-126 (ver tabla periódica extendida ), es probable que ya tengan suficiente energía para comenzar a participar químicamente en el elemento 121, similar a la situación del 4f. y orbitales 5f.

Simetría

Los cuatro bloques se pueden reorganizar de manera que quepan, espaciados equidistantemente, dentro de un tetraedro regular .

Ver también

Referencias

enlaces externos

La tabla periódica tetraédrica de elementos . Animación que muestra una transición de la tabla convencional a un tetraedro.