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Cuestionario de ciencias Los elementos químicos Los elementos químicos son sustancias puras formadas por una sola clase de átomos. Algunos han sido utilizados por la humanidad desde la antigüedad. Por ejemplo, los egipcios y los romanos fabricaron objetos...

Cuestionario de ciencias Los elementos químicos Los elementos químicos son sustancias puras formadas por una sola clase de átomos. Algunos han sido utilizados por la humanidad desde la antigüedad. Por ejemplo, los egipcios y los romanos fabricaron objetos metálicos para actividades agrícolas y bélicas. Procedencia La teoría del Big Bang o de la Gran Explosión es la explicación más aceptada del origen del universo. Propone que hace entre 10 y 20 mil millones de años, toda la materia y energía estaban concentradas en un solo punto de alta densidad. Esta concentración provocó una gigantesca explosión que expandió el universo. A medida que se expandía y enfriaba, la materia y la energía formaron los primeros elementos químicos, principalmente hidrógeno y helio. Los elementos se definen como sustancias puras formadas por un solo tipo de átomos y no pueden descomponerse en sustancias más simples por métodos químicos o físicos. Nombre y símbolo A lo largo de la historia, los símbolos no solo han representado elementos químicos, sino que también se han utilizado para ocultar conocimientos, como en los manuscritos de los alquimistas, quienes diseñaban sus propios sistemas de símbolos. Dalton representó los átomos con figuras circulares, que luego ayudaron a explicar la formación de compuestos. Para estandarizar la representación de los elementos, el químico sueco Jons Jacob Berzelius creó un sistema sencillo en 1814. Los nombres de los elementos pueden originarse de palabras griegas, latinas o alemanas, describir características, o rendir homenaje a lugares, países o científicos famosos. Los símbolos de los elementos se forman con una o dos letras, comenzando con una mayúscula y, si es necesario, usando una segunda o tercera letra en minúscula. No se repiten letras; por ejemplo:  Carbono C  Cesio Cs  Cerio Ce  Cadmio Cd  Calcio Ca  Cromo Cr Los primeros elementos se nombraron en latín, griego y alemán; por ende, sus símbolos también proceden de estos nombres. Con el tiempo se tradujeron los nombres al idioma español, pero el símbolo continuó siendo el mismo, por eso algunos símbolos no coinciden con el nombre en español; un ejemplo es el sodio cuyo nombre en latín es natrium y su símbolo Na. Generalidades 1) Divide claramente los elementos en metálicos (izquierda) y no metálicos (derecha), mediante una línea de puntos que inicia en el hidrógeno y termina en el polonio (Po) y el astato (At). El carácter metálico en los elementos se acentúa en la· línea de puntos hada la izquierda y hacia abajo. El carácter no metálico de la línea de puntos hacia la derecha y hacia arriba. Los elementos situados a ambos lados de la línea de puntos son los metaloides o semimetales, que presentan un mayor o menor grado de propiedades metálicas y no metálicas. 2) La masa atómica no responde en todos los casos al orden creciente; por ejemplo: el telurio (Te) 127.60 y el yodo (I) 126.90, lo demuestran. 3) Indica en forma explícita el símbolo de cada elemento, el número atómico y la masa atómica. 4) La columna de la derecha señala los periodos con los números l, 2, 3, 4, 5. 6 y 7. Incluye los elementos en forma horizontal de la siguiente manera: Período Número de elementos Nombre 1 2 Muy corto 2 8 Corto 3 8 Corto 4 18 Largo 5 18 Largo 6 31 Muy largo 7 17 Muy largo 5) Se divide en tres grandes bloques: elementos representativos, elementos de transición y elementos de transición interna (tierras raras). Periodos Son las filas horizontales de elementos. Son siete periodos. - Primer periodo: contiene dos elementos; el hidrógeno y el helio, ambos gases. - Segundo y tercer periodo: presentan ocho elementos cada uno. Son periodos cortos. - Cuarto y quinto periodo: tienen 18 elementos cada uno. Son periodos largos. - Sexto y sétimo periodo: presentan 32 elementos cada uno. Elementos representativos Son todos los elementos del periodo 1, 2 y 3; los dos primeros y seis últimos elementos de los periodos 4, 5, 6 y 7. Entre ellos los hay metálicos, no metálicos, gases nobles y metaloides. Estos elementos originan los grupos o familias químicas representadas con números romanos. Los Grupos o Familias Son las columnas verticales. Grupos Nombre Elemento Li - Na - K - Rb - Cs - Fr I Alcalinos Litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, francio Be - Mg - Ca - Sr - Ba - Ra II Alcalino-térreos Berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, radio B - Al - Ga - In - Tl III Térreos Boro, aluminio, galio, indio, talio Carbonoides o familia del C - Si - Ge - Sn - Pb IV carbono Carbono, silicio, germanio, estaño, plomo Nitrogenoides o familia N - P - As - Sb - Bi V del nitrógeno Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, bismuto Calcógenos o familia del O - S - Se - Te - Po VI oxígeno Oxígeno, azufre, selenio, telurio, polonio F - Cl - Br - I - At VII Halógenos Flúor, cloro, bromo, yodo, astato He - Ne - Ar - Kr - Xe - Rn - On VIII Gases Nobles Helio, neón, argón, kriptón, xenón, radón, oberón Elementos de transición Ocupan la posición central de la tabla periódica, distribuidos en cuatro series: 3d, 4d, 5d y 6d con diez elementos cada uno. 1era serie: 3d 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc. 2da serie: 4d 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd Itrio, zirconio, niobio, molibdeno, tecnecio, rutenio, rodio, paladio, plata, cadmio. 3era serie:5d 57 La 72 73 74 75 76 77 78 79 80 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Lantano, hafnio, tantalio, wolframio, renio, osmio, iridio, platino, oro, mercurio. Todos los elementos de transición son metálicos. En cada serie 3d, 4d y 5d aparecen agrupados tres elementos con propiedades homólogas llamadas “triadas” Serie 3d Fe Co Ni hierro - cobalto - níquel  Serie 4d Ru Rh Pd rutenio - rodio - paladio Serie 5d Os Ir Pt osmio - iridio - platino Al final de cada serie están dos elementos llamados de “cuño” porque sé empleaban antiguamente para fabricar monedas, técnicas que recibe el nombre de “acuñar monedas” 1er cuño Cu Zn cobre - zinc plata - 2do cuño Ag Cd cadmio oro - 3er cuño Au Hg mercurio Elementos Tierras Raras Llamados actualmente de transición interna y ordenada en dos filas horizontales de catorce elementos cada una, la 4f y 5f. La primera recibe el nombre de Lantánidos y la segunda serie de Actínidos. a) Lantánidos: son los 14 elementos que se sitúan después del lantano (La - #57). El primero es el cerio (Ce - #58) y el que cierra el bloque es el Lutecio (Lu - #71). 1era Serie 4f lantánidos 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu b) Actínidos: son los 14 elementos que se sitúan después del actinio (Ac - #89). El primero es el torio (Th - #90) y el que cierra el bloque es el laurencio (Lr - #103). 2da Serie 5f actínidos 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Clasificación de los elementos Tomando en cuenta sus propiedades químicas y físicas, los elementos se clasifican para facilitar su estudio y utilización en: metales, no metales, metaloides y gases nobles. Metales Los metales son elementos químicos agrupados por tener en común propiedades físicas y químicas. Propiedades físicas:  Estado físico Todos son sólidos con excepción del mercurio (Hg) que es líquido a temperatura ambiente.  Color Presentan brillo metálico.  Maleabilidad Cuando se calientan se pueden forjar con un martillo hasta laminarlos; por ejemplo, el zinc, el aluminio y el hierro.  Ductilidad Se pueden estirar hasta formar alambres e hilos delgados, como en el caso del cobre y el aluminio.  Dureza La mayoría son muy duros, como el hierro (Fe), cromo (Cr); algunos son suaves, como el sodio (Na) y el plomo (Pb).  Punto de fusión En general tienen puntos de fusión muy altos; el hierro: 1535 °C, el berilio 1278 °C, el wolframio: 3337 °C (elemento con mayor punto de fusión). El sodio, potasio, rubidio y cesio poseen puntos de fusión relativamente bajos; oscilan entre 97 y 28 °C.  Conductividad Son buenos conductores del calor y la electricidad el cobre, la plata, el oro y el aluminio. Propiedades químicas  Reactividad No se combinan fácilmente entre sí, pero sí con los no metales. Metales Nombre símbolo Nombre símbolo Hidrogeno H Aluminio Al Litio Li Mercurio Hg Cesio Cs Oro Au Plata Ag Hierro Fe Potasio K Níquel Ni Sodio Na Cobalto Co Magnesio Mg Plomo Pb Bario Ba Platino Pt Cadmio Cd Estaño Sn Calcio Ca Bismuto Bi Bi Zinc Zn Cromo Cr Cr Estroncio Sr Manganeso Mn Mn Radio Ra No metales Los no metales son elementos cuyas características son diferentes a las de los metales, se combinan fácilmente entre sí y con los metales. Propiedades físicas  Estado físico se encuentran en cualquiera de los tres estados físicos: sólido, como el azufre (S), fósforo (P) y yodo (I); líquido, como el bromo (Br), y gaseoso, como el flúor (F), cloro (Cl) y el nitrógeno (N).  Color No tienen brillo metálico, son opacos y su color varía, por ejemplo, el azufre es amarillo, el carbón es negro, el bromo, rojo; el silicio, gris oscuro, y el cloro, amarillo verdoso.  No son dúctiles ni maleables  Dureza Son muy frágiles y, generalmente, cuando se golpean se fragmentan. Además, son blandos.   Punto de fusión usualmente tiene puntos de fusión bajos: el flúor -219,6 °C, el cloro -201,0 °C, el bromo - 7,2 °C  Conductividad Son malos conductores del calor y de la electricidad. Propiedades químicas  Se combinan con los metales  Se combinan entre sí No Metales Nombre símbolo Nombre símbolo Fosforo P Flúor F Nitrógeno N Oxigeno O Yodo I Boro B Silicio Si Cloro Cl Carbono C Bromo Br Azufre S Antimonio Sb Arsénico As Gases Nobles Entre los no metales existe un grupo de elementos especiales llamados gases nobles o inertes que existen en la naturaleza en forma libre (no combinados), específicamente en el aire de donde se extraen a través de procesos químicos. Se les llama inertes porque casi no tienen capacidad de combinación con otros elementos y se les cataloga como "no reactivos". Los gases nobles son el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kripton (Kr), xenón (Xe), radón (Rn). Metaloides Llamados también semimetales, son elementos que tienen propiedades metálicas y no metálicas intermedias. Son metaloides: el aluminio (Al), boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), antimonio (Sb), telurio (Te), polonio (Po) y astato (At) y el hidrógeno (H). Para efectos de clasificación se analizan las propiedades metálicas y no metálicas de manera que las predominantes determinan su inclusión dentro de los metales o de los no metales. Su aplicación es muy importante en la industria. Las aleaciones de berilio se usan en la aeronáutica y por ser semiconductores se utilizan en la fabricación de transmisores, celdas solares, chips de circuitos y de procesadores de computadoras. El silicio, descubierto por Berzelius, se halla en la corteza, se presenta combinado y en forma abundante en la mayoría de las rocas; es un semiconductor muy importante en la tecnología moderna. Fuentes de los elementos químicos En costa rica, de acuerdo con las consecuencias que presenta a nivel geológico y geográfico, hace que los recursos minerales se encuentren en zonas montañosas, tales como  Punta Gorda, Guanacaste (Ocotal), Puerto Viejo de Limón y Tivives de Puntarenas: Recurso Mineral: Hierro Usos: Fabricación de hierro forjado y fundido.  Valle del General, Upala, Turrialba y San Carlos: Recurso Mineral: Aluminio Usos: Industria alimentaria (latas) y fabricación de utensilios como cucharas.  Cerros de Escazú, Guacimal de Puntarenas y Turrúcares: Recurso Mineral: Plomo Usos: Cubiertas de cables eléctricos, de televisión y teléfono.  Monte del Aguacate, Península de Osa, Punta Burica y Abangares: Recurso Mineral: Oro Usos: Joyería y amalgamas dentales.  Bahía Moín y Bahía Culebra: Recurso Mineral: Zinc Usos: Fabricación de latón. Impacto en la extracción de minerales de yacimientos naturales La explotación de yacimientos minerales en Costa Rica ha tenido un impacto ambiental significativo. Los principales problemas asociados con estas prácticas incluyen:  Deforestación: La extracción de minerales provoca la tala de extensas áreas de bosque, lo que lleva a la pérdida de hábitats naturales y afecta la biodiversidad.  Contaminación Ambiental: Aire y Suelo: Los combustibles utilizados por las máquinas excavadoras y los residuos explosivos contaminan el aire y el suelo. Agua: El uso de mercurio en la extracción de oro envenena las fuentes de agua cercanas.  Impacto en Flora y Fauna: La actividad minera en zonas montañosas daña la flora y fauna locales, alterando los ecosistemas y poniendo en riesgo especies.  Problemas de Salud: Los trabajadores de las minas y las comunidades cercanas pueden enfrentar problemas de salud debido a la exposición a contaminantes y condiciones laborales peligrosas.