Propiedades Periódicas de los Elementos
Radio Atómico
El radio atómico es la distancia entre el núcleo del átomo y su electrón más periférico. Aumenta al descender en un grupo y al desplazarnos a la izquierda en un periodo.
Justificación:
- Al aumentar la carga nuclear, el radio atómico tiende a ser menor, pues aumenta la atracción electrostática entre el núcleo y los electrones.
- Al descender en un grupo, aumenta el efecto pantalla y el radio atómico también aumenta. Al aumentar el número de capas de electrones entre el núcleo y la capa de valencia, disminuye la carga nuclear efectiva y la nube electrónica se expande.
- Al aumentar la capa de valencia, el radio atómico es mayor.
Afinidad Electrónica (AE)
La afinidad electrónica (AE) es la mínima energía que desprende un átomo cuando capta un electrón. Aumenta al subir en un grupo y al desplazarse hacia la derecha.
- Al aumentar la carga nuclear, aumenta la atracción electrostática sobre el electrón que capta el átomo y se libera más energía.
- Al descender en un grupo, aumenta el efecto pantalla, por lo que disminuye la carga nuclear efectiva y se libera menos energía al captar un electrón.
- Al aumentar la capa de valencia, el electrón captado estará más alejado del núcleo y sufrirá menor atracción, por lo que se desprende menos energía.
Energía de Ionización (EI) o Potencial de Ionización (PI)
La energía de ionización (EI) o potencial de ionización (PI) es la mínima energía que hay que proporcionar a un átomo para arrancar un electrón de la capa de valencia. Aumenta al subir en un grupo y al desplazarse a la derecha.
- En los grupos y los periodos, al aumentar la carga nuclear, aumenta la atracción electrostática sobre los electrones y hace necesaria más energía para arrancarlos.
- Al descender en un grupo, aumenta el efecto pantalla, lo que hace que disminuya la carga nuclear efectiva y se necesite menos energía para arrancar el electrón.
- Al avanzar en un periodo, aumenta la carga nuclear, por lo que la EI es mayor. Excepto en el N y el Be, que al arrancarles un electrón se pierde una estructura de capa y subcapa cerrada.
- Al aumentar la capa de valencia, los electrones de esta están más alejados y la fuerza de atracción del núcleo es menor, por lo que se necesita menos energía para arrancarlos.
Electronegatividad
La electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo de atraer el par de electrones de un enlace químico. Aumenta al subir en un grupo y desplazarse hacia la derecha, a excepción de los gases nobles.
Radio Iónico
El radio iónico es el tamaño del anión o catión de un elemento químico. Los cationes tienen menor tamaño y los aniones mayor tamaño que sus correspondientes átomos neutros.
Anión = Cl– Catión = Na+
Factores que Influyen en las Propiedades Periódicas
Las propiedades periódicas dependen de:
- Carga nuclear (número atómico)
- Efecto pantalla
- Capa de valencia
Distribución Electrónica
Para determinar la distribución electrónica nos basamos en tres principios:
- Principio de exclusión de Pauli: En un átomo no puede haber dos electrones cuyos cuatro números cuánticos sean iguales. En cada orbital solo puede haber dos electrones.
- Principio de mínima energía: Los electrones se colocan en el orbital de menor energía disponible. La energía de un orbital está determinada por la suma de sus números cuánticos: n+l. Cuando hay varios orbitales cuya suma de n+l es igual, tendrá menos energía el de menor n.
- Principio de máxima multiplicidad de Hund: Cuando hay orbitales del mismo tipo, la configuración electrónica más favorable es la que permite mayor desapareamiento en los electrones.
- Un átomo está en estado fundamental cuando sus electrones se encuentran en el orbital de menor energía posible.
- Está en estado excitado cuando algún electrón está en un nivel de energía superior al que le corresponde.
- Está en estado prohibido cuando no cumple el principio de exclusión de Pauli.
Capa de Valencia
La capa de valencia es la más externa de un átomo ocupada por electrones; estos electrones son los que intervienen en la formación de enlaces. Es la capa que define la capacidad de formación de enlaces de dicho átomo, que es su valencia.
Modelo Atómico de Bohr
El modelo atómico de Bohr se basa en tres postulados que sientan las bases de un nuevo modelo atómico, y a partir de ellos se justifican aspectos referentes a los espectros atómicos y a las longitudes de onda de las líneas de las series espectrales. Según Bohr, las órbitas que describen los electrones están cuantizadas, sólo están permitidas ciertas distancias.
- Los átomos tienen un núcleo donde se encuentran los protones y alrededor giran los electrones en determinadas órbitas circulares y estables. Los electrones no emiten energía en su movimiento.
- Las órbitas permitidas para el electrón son las que hacen que su momento angular sea un número entero de veces la cantidad h/2π, según la ecuación:
- Los electrones pueden pasar de una órbita a otra absorbiendo o emitiendo energía en forma de radiación electromagnética.
Los postulados 1 y 2 sirvieron para determinar el radio y la energía de las órbitas permitidas y el 3 para explicar los aspectos atómicos.
Números Cuánticos
- n: Indica el tamaño y la energía.
- l: Indica la energía y la forma del orbital.
- m: Orientación del orbital en el espacio.
- s: Sentido del giro del electrón.
Principio de Incertidumbre de Heisenberg
El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que no podemos conocer simultáneamente la posición y la velocidad de un electrón. Como esto es imprescindible para determinar la trayectoria del electrón dentro del átomo, el modelo de Bohr-Sommerfeld es inviable. Aparece así el concepto de orbital, que es la región del espacio alrededor del núcleo en la que es máxima la probabilidad de encontrar al electrón con una energía determinada.