Clasificación de los elementos

Gases nobles
Durante muchos años, los elementos del grupo O se conocieron como gases inertes, porque se creía que no participaban en reacciones químicas. En la actualidad se sabe que los miembros más pesados forman compuestos, en su mayoría con flúor y oxígeno. Con excepción del helio estos elementos tienen ocho electrones en el nivel de energía superior ocupado. sus estructuras pueden representarse como...ns²np⁶.

Elementos representativos

Los elementos del grupo A de la tabla periódica se llaman elementos representativos. Sus niveles de energía más altos están parcialmente ocupados. Su "último" electrón entra en un orbital s o p. Estos elementos muestran variaciones diferentes y bastantes regulares de sus propiedades con su número atómico.

Elementos de transición d

Los elementos del grupo B (con excepción del IIB) de la tabla periódica se conocen como elementos de transición d o en forma más sencilla, elementos de transición o metales de transición. Se consideraban como transiciones entre los elementos alcalinos (que forman bases) de la izquierda y los que forman ácidos de la derecha. Todos ellos son metales y se caracterizan porque tienen electrones en los orbitales d. Dicho de otro modo, los elementos de transición d contienen un nivel de energía interno que aumenta de 8 a 18 electrones (es el siguiente nivel mñas alto ocupado). Se conocen como:

• Primera serie de transición: ₂₁Sc a ₂₉Cu
• Segunda serie de transición: ₃₉Y a ₄₇Ag
• Tercera serie de transicion: ₅₇La y ₇₂Hf a ₇₉Au
• Cuarta serie de transición: (está incompleta) ₈₉Ac y elementos del 104 al 111

Elementos de transición interna

Estos elementos se conocen en ocasiones como elementos de transición f. Son elementos en los que se añaden electrones en los orbitales F. En ellos, el segundo nivel respecto al nivel de energía más alto ocupado aumenta desde 18 hasta 23 electrones. Todos son metales. Los elementos de transición interna se localizan entre los grupos IIIB y IVB de la tabla periódica. Son:

• Primera serie de transición interna (lantánidos): ₅₈Ce a ₇₁Lu
• Segunda serie de transición interna (actínidos): ₉₀Th a ₁₀₃Lr

Glosario de términos importantes

Átomo: La particula más pequeña de un elemento.

Calor: Una forma de energía que fluye entre dos escpecimenes de materia debido a su diferencia de temperatura.

Calor específico: Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia un grado celsius.

Caloría: Cantidad Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua de 14.5º C a 15.5º C. 1 caloría = 4.184 joules.

Cambio físico: Aquel en el cual una sustancia pasa de un estado físico a otro, pero no se forman sustancias con diferente composición. 

Cambio químico: Aquel en el sual se forman una o más sustancias nuevas.

Capacidad calorífica: La cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un cuerpo (cualquier masa) un grado celsius.

Cifras significativas: Dígitos que indican la precisión de las mediciones; dígitos de una medición con incertidumbre sólo en el último dígito.

Compuesto: Una sustancia formada por dos o más elementos en proporción fija. Los compuestos se pueden descomponer en sus elementos constituyentes.

Densidad: Masa por unidad de volumen, D = M/V

Elemento: Sustancia que no puede descomponerse en otras más simples por métodos químicos.

Endotérmico. Describe procesos que absorben energía térmica.

Energía. Capacidad de realizar trabajo o transferir calor.

Energía cinética. Energia que posee la materia debido a su movimiento.

Energía potencial. Energía que posee la materia debido a su posición, condición o composición.

Exactitud. Concordancia entre el valor medido y el valor correcto.

Exotérmico. Describe procesos que liberan energía térmica.

Gravedad específica. Relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua.

Joule. Unidad de energá del sistema SI.

Estudio de la química

El mundo que nos rodea contiene objetos tales como libros, montañas, etc, que denominamos cuerpos. Estos cuerpos sufren cambios, transformaciones, que son estudiadas por las ciencias naturales, como la Química, la Física y la biología. Las explicaciones dadas por estas ciencias son verificables; se basan en hechos comprobables; son ciencias experimentales.

El componente común en todos los cuerpos es la materia. Todo ente material ocupa un lugar en el espacio (tiene volumen) y posee masa.

Existen distintos tipos de materiales que forman los cuerpos. Un anillo de plata y una pulsera de plata son cuerpos diferentes formados por el mismo material. Un anillo de oro y un anillo de plata son cuerpos iguales formados por distintos materiales. La Química se ocupa principalmente de la composición, propiedades y transformaciones de los materiales.

El Químico no se preocupa por la forma de los cuerpos, sino por su composición; le interesa saber por ejemplo el metal que forma un cuchillo, independientemente de la forma o tamaño de este. Las propiedades características del metal seguirán siendo las mismas aunque el cuchillo se rompa en varios fragmentos o aunque con dicho metal se fabrique un tenedor.

En el universo no sólo encontramos materia, sino también energía. Esta adopta diferentes formas y sufre continuos cambios (por ejemplo, la energía cinética de un cuerpo arrojado verticalmente se transforma gradualmente en energía potencial y energía calórica debido al rozamiento con el aire). La Química también se ocupa de los cambios energéticos que se verifican cuando se producen transformaciones en los materiales.

La energía y el ambiente

La energía es un producto secundario de muchos procesos químicos, y a medida que la demanda de energía va en aumento tanto en los países con tecnología avanzada, por ejemplo Estados Unidos de América, como en aquellos que están en desarrollo, los químicos trabajan afanosamente para encontrar nuevas fuentes de energía. Actualmente las principales fuentes de energía más comunes son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). A la velocidad actual de consumo, se estima que las reservas alcanzarán para otros 50 o 100 años, de ahí la urgencia para encontrar fuentes alternativas de energía.

La energía solar promete ser una fuente de energía para el futuro. Cada año la superficie de la Tierra recibe de la luz solar alrededor de 10 veces la energía contenida en todas las reservas conjuntas conocidas de carbón, aceites, gas natural y uranio. Sin embargo, mucha de esa energía es "desperdiciada" porque se vuelve a reflejar en el espacio. Los enormes esfuerzos realizados en investigación durante los últimos 30 años, mostraron que la energía solar puede aprovecharse eficientemente de dos maneras.. Una es la transformación directa de la luz solar en electricidad mediante el uso de dispositivos denominados celdas fotovoltaicas. La otra consiste en utilizar la luz solar para obtener hidrógeno a partir del agua. El hidrógeno generado alimenta posteriormente a una celda combustible para generar electricidad. Aunque han aumentado los conocimientos en los procesos científicos para convertir la energía solar a electricidad, la tecnología aún no se ha perfeccionado hasta el punto de que pueda producir electricidad a gran escala a un costo econímicamente aceptable. Sin embargo, se proyecta que para el año 2050 la energía solar contribuirá con un poco más del 50% para satisfacer las necesidades energéticas del mundo.

Otra fuente potencial de energía es la fisión nuclear, pero debido a la preocupación por los desechos radiactivos de los procesos de fisión para el ambiente, el futuro de la industria nuclear en Estados Unidos de America es incierto. Los químicos pueden ayudar a desarrollar mejores métodos para la eliminación de los dechechos nucleares. La fusión nuclear, proceso que ocurre en el Sol y otras estrellas, genera enormes cantidades de energía sin producir demasiados desechos radiactivos peligrosos. Dentro de unos 50 años, la fusión nuclear probablemente será una fuente sustancial de energía.

La producción y utilización de energía están estrechamente relacionadas con la calidad del ambiente. La desventaja principal de los combustibles fósiles es que, al quemarse desprender dióxido de carbono, un gas de invernadero (es decir, que promueve el calentamiento de la atmósfera terrestre), además de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, lo que ocasiona lluvia ácida, y smog. (El aprovechamiento de la energía solar no tiene tales efectos dañinos para el ambiente.) Los automóviles que consuan un combustible eficaz y que estén provistos de convertidores catalíticos más eficientes, ayudarán a reducir en forma drástica las perniciosas emisiones de los automóviles y a mejorar la calidad del aire en áres con demasiado tráfico. Adicionalmente deberá predominar el uso de automóviles eléctricos equipados con baterías de larga duración, con lo cual también disminuirá la contaminación del aire.