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7. Propiedades periódicas
Solo los dos electrones de la capa externa están
disponibles para reacciones químicas
le caben hasta le caben hasta le caben hasta
La fuerza de atracción entre un electrón y el núcleo depende de la magnitud de la carga nuclear neta que actúa sobre el electrón y de la distancia promedio entre el núcleo y el electrón.
Podemos visualizar este campo eléctrico neto como si proviniera de una sola carga positiva ubicada en el núcleo, llamada carga nuclear efectiva, Zef. Zef = Z-S (S ≈ # e- internos)
La carga nuclear efectiva que actúa sobre un electrón de un átomo es más pequeña que la carga nuclear real (Zef < Z).
Apantallamiento afecta a los que están detrás
Elemento ZElectrones internos Z ef
Li 3 2 1
Be 4 2 2
B 5 2 3
C 6 2 4
N 7 2 5
O 8 2 6
F 9 2 7
Ne 10 2 8
Na 11 10 1
Mg 12 10 2
Al 13 10 3
Si 14 10 4
P 15 10 5
S 16 10 6
Cl 17 10 7
Ar 18 10 81 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
LiBe
BC
NO
FNe
NaMg
AlSi
PS
ClAr
ZZ ef
Carga nuclear efectivaZef = Z-S (S ≈ # e- internos)
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FIGURA 7.2 Carga nuclear efectiva. La carga nuclear efectiva que experimenta el electrón de valencia en un átomo de sodio depende, en gran medida, de la carga 11+ del núcleo y de la carga 10- de loselectrones internos.
7.2 Carga nuclear efectiva
Cuando dos átomos colisionan entre sí la distancia más corta que separa a los núcleos es el doble de los radios de los átomos. Esta distancia es el radio atómico no enlazante de un átomo o radio de Van der Waals.
7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
FIGURA 7.5 Diferencia entre los radios atómicos de enlace y no enlazantes dentro de una molécula.
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Podemos definir un radio atómico de acuerdo con la distancia que separa a los núcleos de los átomos, cuando están químicamente unidos entre sí.
El radio atómico de enlace (radio covalente) para cualquier átomo en una molécula homoatómica es igual a la mitad de la distancia d que va de núcleo a núcleo.
7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
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FIGURA 7.6 Tendencias del radio atómico de enlace para periodos del 1 al 5.
7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
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7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
Tendencias periódicas de los radios atómicos:
Dentro de cada grupo, el radio atómico tiende a aumentar de arriba hacia abajo.
Dentro de cada periodo, el radio atómico tiende a disminuir de izquierda a derecha.
Tendencias periódicas de los radios iónicos:
Los radios iónicos se pueden determinar a partir de las distancias interatómicas en los compuestos iónicos.
Los cationes son más pequeños que los átomos de los que se originan.
Los aniones son más grandes que los átomos de los que se originan.
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FIGURA 7.7 Tamaño de cationes y aniones. Radios, en angstroms, de átomos y de iones de varios grupos de elementos representativos.
7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
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Una serie isoelectrónica es un grupo de átomos o iones que tienen el mismo número de electrones.
En toda serie isoelectrónica podemos listar a los miembros en orden creciente de número atómico; por lo tanto, la carga nuclear aumenta cuando nos movemos a través de la serie.
7.3 Tamaño de los átomos y de los iones
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7.4 Energía de ionización
La energía de ionización de un átomo o de un ion es la energía mínima requerida para separar un electrón del estado basal del átomo o ion aislado en el estado gaseoso.
A mayor energía de ionización, mayor dificultad para separar un electrón.
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7.4 Energía de ionización
FIGURA 7.9 Tendencias en la primera energía de ionización de los elementos.
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7.4 Energía de ionización
Los átomos más pequeños tienen energías de ionización más altas.
La energía necesaria para eliminar un electrón de la capa ocupada más externa depende de la carga nuclear efectiva y de la distancia promedio entre el electrón y el núcleo.
Conforme nos movemos a través de un periodo, se incrementa la carga nuclear efectiva y disminuye el radio atómico, lo que ocasiona que la energía de ionización aumente.
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El cambio de energía que ocurre cuando un electrón se agrega a un átomo gaseoso se conoce como afinidad electrónica, ya que mide la atracción, o afinidad, del átomo por el electrón añadido.
En la mayoría de los átomos, se libera energía cuando se añade un electrón (proceso exotérmico con signo negativo).
Cuanto mayor sea la atracción entre un átomo dado y un electrón añadido, más negativa será el valor de la afinidad electrónica del átomo.
7.5 Afinidades electrónicas
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FIGURA 7.11 Afinidad electrónica en kJ/mol para bloques de elementos seleccionados s y p
7.5 Afinidades electrónicas
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7.6 Metales, no metales y metaloides
FIGURA 7.12 Metales, metaloides y no metales.
