Ejercicio 1
Diferenciar y clasificar las propiedades físicas de metales y no metales, considerando la estructura electrónica de los átomos, y completar el cuadro.
Fundamento (estructura electrónica)
- Los metales tienen pocos electrones de valencia (1 a 3 electrones en su última capa; por ejemplo, el Na tiene 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1}, un solo electrón en la capa 3).
- Esos electrones de valencia se deslocalizan y forman un "mar de electrones" (enlace metálico); los iones positivos quedan inmersos en esa nube de electrones libres.
- Los electrones libres permiten el paso de la energía (calor y electricidad) y reflejan la luz (brillo metálico); además, los iones se deslizan entre planos sin romperse (maleabilidad y ductilidad).
- Los no metales tienen muchos electrones de valencia (4 a 7; por ejemplo, el S es 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{4}, seis electrones en la capa 3) y tienden a ganar o compartir electrones, formando aniones o enlaces covalentes.
- Sus electrones están localizados en enlaces, no se mueven libremente, por eso son malos conductores; al romper un enlace se rompe toda la red, por eso son frágiles.
Cuadro completo: metal (M) o no metal (NM)
| Ítem | Propiedad | Clasificación |
|---|---|---|
| a) | Tienen brillo (lustre), como la plata y el oro. | Metales |
| b) | No son dúctiles ni maleables, son frágiles, como el carbono. | No metales |
| c) | Malos conductores del calor y la electricidad, como el azufre. | No metales |
| d) | Son maleables, pueden formar láminas al golpearlos con un martillo, como el aluminio o el estaño. | Metales |
| e) | Presentan bajas densidades, como el oxígeno y el nitrógeno, que son gases. | No metales |
| f) | Conducen bien el calor y la electricidad, como el cobre. | Metales |
| g) | La mayoría son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del mercurio, galio y cesio, que son líquidos. | Metales |
| h) | Casi todos son duros como el hierro y el cromo, aunque algunos son suaves como el sodio y el plomo. | Metales |
| i) | Son blandos como el azufre y el fósforo, a excepción del diamante, forma del carbono y uno de los materiales más duros conocidos. | No metales |
| j) | Son opacos como el carbono y el azufre. | No metales |
Justificación de cada ítem
- a) Metales: al tener electrones de valencia deslocalizados absorben y reemiten la luz visible, por eso presentan lustre metálico (Ag, Au).
- b) No metales: con 4 o más electrones de valencia forman enlaces covalentes direccionales; al aplicar fuerza se rompen los enlaces y la red se fragmenta: son frágiles (C).
- c) No metales: no hay electrones libres para transportar energía; el S tiene sus electrones ligados en enlaces.
- d) Metales: los planos de iones se deslizan y vuelven a enlazarse sin romperse, por eso se pueden martillar hasta formar láminas (Al, Sn).
- e) No metales: el O y el N forman moléculas gaseosas O_{2} y N_{2} a temperatura ambiente, con muy baja densidad (no forman redes sólidas).
- f) Metales: el cobre, con configuración [Ar]3d^{10}4s^{1}, posee un electrón libre que facilita el transporte de carga y de energía.
- g) Metales: el enlace metálico relativamente débil hace que los metales tengan punto de fusión bajo; por eso el Hg es líquido (y Ga y Cs son sólidos muy blandos o líquidos cerca de 20 °C).
- h) Metales: la red iónica metálica compacta confiere dureza, excepto en metales con estructura débil como el Na y el Pb.
- i) No metales: el azufre y el fósforo son blandos; la excepción es el diamante, red covalente tridimensional del C con enlaces muy fuertes y cortos.
- j) No metales: los no metales no reflejan la luz, sino que la absorben, por eso son opacos (C, S). (Los metales, en cambio, son opacos pero con brillo superficial.)
Respuesta
Metales: a, d, f, g, h. No metales: b, c, e, i, j.
