⟮∴⟯Tabla periódica — por niveles

Primaria — ¿Qué es la tabla periódica?

Es un “mapa” que ordena todos los elementos químicos. Cada elemento es una sustancia formada por un solo tipo de átomo (como el oxígeno O o el hierro Fe).

Idea básica ¿Qué hay en una casilla? Familias y colores Mini-historia Ejercicios

Idea básica

Los elementos se ordenan en filas (períodos) y columnas (grupos) para que los que se parecen estén cerca. Así podemos predecir cómo se comportan.

¿Qué hay en una casilla?

Símbolo: 1–2 letras (Na, Cl).
Nombre: sodio, cloro…
Número atómico (Z): cuántos protones tiene su átomo.
Masa atómica: promedio de sus isótopos.
Estado a 25 °C: sólido, líquido, gas.

Familias

Mini-historia

Ejercicios rápidos (5)

  1. ¿Qué es un elemento?Una sustancia con átomos del mismo tipo.
  2. ¿Qué indica el número atómico?Cuántos protones tiene el átomo.
  3. Nombra un gas noble.Helio, neón, argón…
  4. ¿En qué se parecen los de una misma columna?En sus propiedades químicas.
  5. Escribe el símbolo del carbono.C.

ESO — Cómo se organiza y por qué es “periódica”

Períodos, grupos, bloques s‑p‑d‑f, metales y no metales, y tendencias generales: radios, energía de ionización y electronegatividad.

Períodos y grupos Bloques (s, p, d, f) Tendencias periódicas Historia corta Ejercicios

Períodos y grupos

Bloques s‑p‑d‑f

Se relacionan con el orbital que se llena: s (grupos 1–2), p (13–18), d (3–12, transición), f (lantánidos/actínidos).

Tendencias periódicas (visión simple)

Historia corta

Ejercicios (8)

  1. ¿En qué grupo está el Cloro?17 (halógenos).
  2. ¿Qué bloque ocupa el Fe?Bloque d.
  3. Ordena por radio: Li, Na, K.K > Na > Li.
  4. ¿Quién propuso ordenar por Z?Moseley.
  5. ¿Por qué los alcalinos son tan reactivos?Tienen ns¹; tienden a perder 1 e⁻.
  6. Elige el más electronegativo: O, S, Se.O.
  7. ¿Qué familias están en el grupo 2 y 18?Alcalinotérreos y gases nobles.
  8. Ubica a los lantánidos.Serie separada, bloque f (La–Lu).

Bachillerato — Historia detallada y fundamento electrónico (ampliado)

De Lavoisier a Mendeleiev y Moseley. Configuración electrónica, bloques, excepciones famosas y por qué emergen las tendencias.

Historia extendida Configuración electrónica y bloques Tendencias y justificación Excepciones (Cr, Cu, Zn…) Ejercicios

Historia extendida

Configuración electrónica y bloques

La regla de Aufbau, Pauli y Hund explican el llenado. Ejemplos:

Tendencias (con explicación)

Excepciones y anomalías útiles

Ejercicios (14)

  1. Explica por qué Mg > Al en 1ª energía de ionización.Al inicia p (3p¹) menos estable que 3s²; IE(Al) < IE(Mg).
  2. Predice el grupo a partir de la configuración: [Ne] 3s² 3p³.Grupo 15.
  3. Ordena por electronegatividad: N, P, As.N > P > As.
  4. ¿Por qué Ga es más pequeño que Al?Contracción de lantánidos (d y f pobremente apantallan).
  5. Configura Cr y explica su anomalía.[Ar] 4s¹ 3d⁵ por semilleno d.
  6. Clasifica: s, p, d o f — Sr, Br, W, Ce.Sr→s; Br→p; W→d; Ce→f.
  7. Elige mayor radio: Na o Na⁺.Na > Na⁺.
  8. ¿Qué elemento va debajo de Mn?Tc (tecnecio).
  9. Predice la valencia común de S.−2, +4, +6 según entorno (expansión de valencia).
  10. Compara IE: O vs. F.IE(F) > IE(O).
  11. ¿Qué descubrió Moseley y por qué fue clave?Que Z (protones) ordena la tabla; resolvió anomalías por masa.
  12. Indica un ejemplo de triada de Döbereiner.Cl‑Br‑I.
  13. Razona por qué los gases nobles son tan estables.Capas de valencia completas.
  14. Predice lugar y propiedades del “eka‑aluminio”.Grupo 13, debajo de Al → hoy Ga; metal blando, densidad moderada.

Universidad — Fundamentos cuánticos de la periodicidad (muy ampliado)

Carga nuclear efectiva (Zef), reglas de Slater, apantallamiento, contracción de lantánidos, relatividad en elementos pesados y consecuencias químicas.

Zef y reglas de Slater Apantallamiento y energía orbital Contracción de lantánidos y efectos d/f Efectos relativistas (Au, Hg, Pb) Relación con propiedades macroscópicas Ejercicios

Carga nuclear efectiva y Slater

Apantallamiento y energía orbital

Contracción de lantánidos y tendencias anómalas

Relatividad en elementos pesados

De lo cuántico a lo químico

Ejercicios (16)

  1. Estima Zef para 3p del fósforo con Slater.Aplicar reglas: S≈(2×1,00 de 1s)+(8×0,85 de 2s2p)+(…)
  2. Justifica Zr≈Hf en radio covalente.Contracción de lantánidos en Hf.
  3. Explica la estabilidad +1 en Tl.Inercia del par 6s² (relativista).
  4. ¿Por qué Cu y Ag son buenos conductores?Bandas con 4s/5s parcialmente ocupadas; baja dispersión de electrones.
  5. Ordena por radio iónico: Fe²⁺, Fe³⁺.Fe²⁺ > Fe³⁺.
  6. Predice si AuCl₃ es más estable que AuCl.Estados +3 estabilizados por relatividad, pero Au(I) muy común; depende del entorno ligando.
  7. Compara IE₁ de Ga vs. Al.IE₁(Ga) ≈ IE₁(Al) por contracción de lantánidos.
  8. Explica el color del oro en términos de relatividad.Disminuye brecha 5d→6s a visible.
  9. Discute Zef a lo largo de un período.Aumenta casi linealmente → radios ↓.
  10. Qué bloque tiene mayor diversidad de estados de oxidación.Bloque d.
  11. Relaciona dureza de haluros alcalinos con radios iónicos.Energía de red ↑ con cargas altas y radios pequeños.
  12. ¿Por qué Hg es líquido a 25 °C?Relatividad → enlaces Hg‑Hg débiles.
  13. Compara alcalinotérreos Be–Ba en polarización.Be²⁺ muy polarizante; Ba²⁺ poco polarizante.
  14. Predice mayor acidez de óxidos: SO₃ vs. SeO₃.SO₃ más ácido (más electronegativo, enlaces π más fuertes).
  15. Explica “inert pair effect”.Estabilización relativista del ns² → preferencia por estados +1/+2 en p‑pesados.
  16. Razona por qué PbO₂ es oxidante fuerte.Pb(IV) menos estable que Pb(II), tendencia a reducirse.

Máster — Periodicidad avanzada, relatividad y superpesados

Modelos DFT, efectos de correlación y spin‑órbita, superpesados (Z>103), y “extensiones” de la tabla.

Modelado (DFT, post‑HF) Acoplamiento spin‑órbita y química Superpesados e “isla de estabilidad” Variantes de tabla (left‑step, 3D) Ejercicios

Modelado cuantitativo

Spin‑órbita y química

Superpesados

Variantes y diseño de tablas

Ejercicios (10)

  1. Predice IE de Og con modelos relativistas.Discutir fuerte apantallamiento y cierre de capas.
  2. Compara DFT vs. CCSD(T) para afinidades electrónicas.Ventajas/limitaciones y coste computacional.
  3. Ubica Og en distintas tablas (long/short/left‑step).Discutir consecuencias.
  4. Estima el efecto spin‑órbita en 6p.Partición p1/2–p3/2.
  5. ¿Por qué Au forma Au(I) estables?Relatividad + d¹⁰ estable.
  6. Deduce tendencia de radios iónicos en Lantánidos(III).De La³⁺ a Lu³⁺ decrecen casi linealmente.
  7. Analiza estabilidad de Pb(IV) vs Pb(II).Efecto del par inerte.
  8. Construye tabla left‑step hasta Z=36.Razonar orden de llenado (…ns, (n−1)d, np).
  9. Explica color del Cs (dorado pálido) por relatividad.Transiciones s‑p desplazadas.
  10. Discute posibles posiciones del He (grupo 18 vs 2).Considerar configuración 1s² y química inerte.

Doctorado — Perspectivas y debates actuales

Desde condiciones extremas (altas presiones) hasta redefiniciones de bloques, nuevos elementos y visualizaciones basadas en datos.

Periodicidad bajo presión Debates: posición del He, del H y del Bk Síntesis de superpesados y límites “Data‑driven” periodicity Retos

Periodicidad bajo condiciones extremas

Debates de organización

Síntesis y límites

Periodicidad basada en datos

Retos (8)

  1. Propón un criterio cuantitativo para ubicar He.Optimizar función objetivo que combine similitud electrónica y reactividad.
  2. Simula con datos públicos la “periodicidad” vía PCA.Construir matriz de IE, radios, χ y visualizar agrupamientos.
  3. Diseña un esquema de síntesis para Z=119.Elige proyectil pesado + blanco actínido; evalúa secciones eficaces.
  4. Argumenta a favor/contra un bloque g.Revisión relativista/Dirac‑Fock del orden de llenado.
  5. Modela efecto de presión en IE de alcalinos.Usar DFT con celda comprimida.
  6. Propón visualización 3D con métricas químicas.Mapea propiedades como coordenadas; compara con tabla clásica.
  7. Analiza valencias “hiperestables” en p‑pesados.DFT con spin‑órbita para Tl(I)/Pb(II)/Bi(III).
  8. Revisa datos experimentales de Og (grupo 18).¿Gas noble clásico o química anómala por relatividad?