Tabla Periodica - Parte II

8/16/2019 Tabla Periodica - Parte II

1/44

Iones

Iones positivos

Pierdenelectrones

X+N

N: Cantidad deelectronesperdidos

Cationes

Iones negativos

Gananelectrones

X-N

N: Cantidad deelectronesganados

Aniones


2/44

Configuración electrónica de iones


3/44

Orbital 1s

Orbital 2s

Orbital 2p

1s < 2s < 2p

Son orbitales más grandes que el orbital 1sEl e- situado en cualquiera de estos orbitales pasará en promedio

más tiempo lejos del núcleo que el e-del orbital 1s

Los e- de los orbitales 2s o 2p está parcialmente apantallado de la fuerza deatracción del núcleo por los e- 1s

Efecto pantalla

El efecto pantalla disminuye la atracción electrostática entre los protones delnúcleo y el electrón del orbital 2s o 2p


4/44

Para el mismo número cuántico principal n, el poder de penetración

disminuye con el aumento en el número cuántico del momento angular l:

La probabilidad de encontrar el electrón en una cierta región del átomo.

Densidad electrónica

s > p > d > f > …

La densidad electrónica cambia al aumentar la distancia al núcleo en unaforma que depende del tipo de orbital.

La densidad cerca del núcleo es mayor para un electrón en 2s que para unoen 2p.

Un e- en el orbital 2s pasa en promedio más tiempo cerca del núcleo que un e -en 2p.

El orbital 2s es más penetrante que el orbital 2p.

Ejemplo

Efecto pantalla


5/44

Estabilidad del electrón

Está determinada por la fuerza de atracción del núcleo.

El electrón en 2s tendrá menor energía que un electrón en 2p.

Quitar un electrón en 2p demanda menos energía de lanecesaria para un electrón en 2s, porque el núcleo atraecon menos fuerza a un electrón en 2p.

Efecto pantalla


6/44

Carga nuclear efectivaLa presencia de electrones protectores reduce la atracción electrostáticaentre los protones del núcleo, que tienen carga positiva, y los electronesexternos.

Las fuerzas de repulsión entre los electrones, en un átomo polielectrónico,compensan la fuerza de atracción que ejerce el núcleo.

El concepto de carga nuclear efectiva permite entender los efectos deprotección en las propiedades periódicas.

El efecto pantalla hace que la carga efectiva del núcleo sea menor que lacarga real.


7/44

Ejemplo

Litio

El electrón externo 2s del litio está protegido del núcleo (que tiene tresprotones) por los dos electrones 1s, cabe suponer que el efecto pantalla delos dos electrones 1s cancela las dos cargas positivas del núcleo. Así, elelectrón 2s sólo siente la atracción debida a un protón del núcleo: la carganuclear efectiva es +1.

Berilio

En el berilio (1s22s2), cada uno de los electrones 2s está protegido por losdos electrones internos 1s, que cancelan dos de las cuatro cargas positivasdel núcleo. Debido a que los electrones 2s no se protegen entre sí demanera importante, el resultado total es que la carga nuclear efectiva paracada electrón 2s es mayor que +1.

Carga nuclear efectiva


8/44

Radio atómicoMitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos vecinos cuando la sustanciase encuentra en su forma más densa, es decir, estado sólido

Es la distancia que hay entre el centro del núcleo hasta el electrón más externo.

C C

d = 1.54 Å

r = 0.77 Å


9/44

Radio atómicoDepende del medio que lo rodea:

• Naturaleza eléctrica de los átomos vecinos• Distribución geométrica

Se determinan, en gran medida, por la fuerza de atracción entre los electrones del

nivel externo y el núcleo.A mayor carga nuclear efectiva, los electrones son atraídos con más fuerza por elnúcleo mientras que el radio atómico es menor.


10/44

Grupos

Aumenta al aumentar Z

Aumenta por la adición de nivelescuánticos

Disminución de la carga nuclear:los electrones de los niveles

internos neutralizan parcialmente

el campo nuclear, este efectopantalla cancela parcialmente elaumento de la carga, y por ende,

hay menor atracción por loselectrones del último nivel

aumentando el radio atómico

Período

La carga nuclearaumenta debido a queun electrón añadido

entra en el mismo nivelenergético, por lo tanto,

hay mayor fuerza deatracción del núcleo,

esto hace que el radio

atómico disminuya

Relación entre el radio atómico y la carga nuclearefectiva


11/44

Radio atómico y carga nuclear efectivaElementos del segundo período desde el Li hasta el F.

Al desplazarse de izquierda a derecha se encuentra que el número deelectrones del nivel interno (1s2) permanece constante, en tanto que la carganuclear aumenta.

Los electrones que se agregan para balancear el aumento de carga nuclear no

ejercen un efecto pantalla entre sí.

Como consecuencia, la carga nuclear efectiva aumenta de manera constantemientras el número cuántico principal permanece constante (n=2).

A medida que la carga nuclear efectiva aumenta, el radio atómico disminuye enforma constante.


12/44

Radio atómico


13/44

Radio atómico


14/44

Radio atómicoOrganizar los siguientes átomos en orden creciente de su radio.

P, Si, N

N y P están en el mismo grupo 5A

N esta primero que P

N < P < Si

C, Li, Be

C, Li y Be están en el mismo período 2

C < Be < Li

Mg, K, Si, F

F: en el período 2 y grupo VIIA

Mg: Período 3 y grupo IIA

Si: período 3 y grupo IVA

K: Período 4 y grupo IA

F < Si < Mg < K

Cs, Mg, Ca, B

Ce: en el período 6 y grupo IA

Mg: Período 3 y grupo IIACa: período 4 y grupo IIA

B: Período 2 y grupo IIIA

B < Mg < Ca < Cs


15/44

El radio iónico hace referencia al de los átomos que han perdido o ganadoelectrones, es decir, iones.

El radio de los cationes será menor que el del átomo neutro, ya que al perderelectrones aumenta la carga nuclear efectiva.

El radio de los aniones será mayor que la del átomo neutro, puesto queaumenta la repulsión de los electrones que provocará una expansión de lanube electrónica.

Radio Iónico


16/44

Radio IónicoAnión

Se incrementa el tamaño

Disminución de la interacción carga nuclear – electrón

Los electrones quedan menos atraídos porel núcleo

Catión

Se contrae, es decir, disminuye el tamaño

Mayor carga nuclear

Mayor interacción entre el núcleo y loselectrones, están fuertemente unidos


17/44

Radio Iónico


18/44

Radio Iónico


19/44

Radio Iónico


20/44

Especies isoelectrónicasIones o átomos que tengan igual número de electrones y, por tanto, la

misma configuración electrónica en estado fundamental.


21/44

Reglas: Radio IónicoSe pueden clasificar en tres categorías:

1. Iones isoelectrónicos

Aniones: los que tienen mayor carga negativa siempre son más grandes.

Cationes: a mayor carga positiva son mas pequeños.

N-3 > F-

Na+ > Mg+2> Al+3


22/44

Reglas: Radio Iónico2. Iones que tienen la misma carga y se forman a partir de átomos delmismo grupo

Los iones (cationes o aniones) con Z mayor siempre son los más grandes.

Ca+2> Mg+2


23/44

Reglas: Radio Iónico3. Iones que tienen diferente carga pero que se forma del mismoelementos

Cationes: iones con mayor carga positiva siempre son más pequeños.

Aniones: iones con menor carga negativa siempre son más pequeños.

Fe+2> Fe+3

O-2 > O-1

Mayor carga

positiva

Menor cargapositiva


24/44

Radio iónicoOrganizar los siguientes átomos en orden decreciente de su radio iónico.

Cl-

, K+

, Na+

, Ca+2

K+: 18 e-

Na+: 10 e-

Cl-: 18 e

-

Ca+2: 18 e-

¿Cuál especie no es isoelectrónica?

Ordenar las isoelectrónicas según eltamaño

Cl- > K+ > Ca+2

Regla 1


25/44

Radio iónicoOrganizar los siguientes átomos en orden decreciente de su radio iónico.

H-

, He, Li+

, Be+

Li+: 2 e-

Be+: 3 e-

H-

: 2 e-

He: 2 e-

¿Cuál especie no es isoelectrónica?

Ordenar las isoelectrónicas según eltamaño

H- > He > Li+

Regla 1


26/44

Radio iónicoSeleccione el ión más pequeño en cada uno de los siguientes pares.

Li+ y K+

Z = 19 K+: 18 e-

Z = 3 Li+: 2 e-

Li+ < K+

Regla 2

Au+

y Au+3

Au Z = 79

Au+: 78 e-

Au+3

: 76 e-

Au+3 < Au+

Regla 3P-3 y N-3

Z = 15 P-3

: 18 e-

Z = 7 N-3: 10 e-

N-3 < P-3

Regla 2


27/44

La electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo de un cierto elemento acaptar electrones.

Si su electronegatividad es elevada significa que tiene mucha tendencia a atraerelectrones de otro elemento que sería el dador.

Es una medida de la habilidad de un átomo específico, en una molécula determinada,para sustraer electrones de enlace para sí mismo.

Un elemento es electronegativo cuando en sus interacciones químicas tienden más aadquirir electrones que a perderlos.

Utilidad: permite predecir el tipo de compuesto que se formará al interaccionar losátomos entre sí.

Electronegatividad

Elementos

Bajaelectronegatividad

Perderánfácilmente los

electrones

Altaelectronegatividad

Ganaránfácilmente los

electrones


28/44

Iones

Electronegatividad

En átomos neutros

Período: aumenta al aumentar elnúmero de electrones de valencia

Grupo: Aumenta al disminuir eltamaño atómico

Cationes

La electronegatividad esmayor que el átomo neutro

Aniones

La electronegatividad es menorque el átomo neutro


29/44

Indicar cuál especie, de cada uno de los siguientes pares, tiene la mayorelectronegatividad.

Electronegatividad

13Al y 15P

11Na y 12Mg

11Na+ y 12Mg+2

9F- y 11Na+

9F- y 7N-3

20Ca+2 y 56Ba+2

El factor másinfluyente en la

electronegatividades el tamaño


30/44

Energía de ionizaciónEs la energía mínima requerida para arrancar el electrón más débilmente unidode un átomo (electrones de valencia).

Cuanto mayor es la energía de ionización es más difícil de quitar el electrón.

Es afectada por: Tamaño atómicoCarga nuclear

Efecto pantallaTipo de electrón eliminado en el proceso

Hay mayor carganuclear


31/44

Energía de ionizaciónPara los átomos polielectrónicos, la cantidad de energía requerida para quitarel primer electrón del átomo en su estado fundamental:

Cuando se quita un electrón de un átomo neutro, disminuye la repulsiónentre los electrones restantes. Debido a que la carga nuclear permanececonstante, se necesita más energía para quitar otro electrón del ion cargadopositivamente.

Así, las energías de ionización aumentan en el siguiente orden:


32/44

Energía de ionizaciónLa energía de ionización es un proceso endotérmico, es decir, los átomos oiones absorben energía; por convenio la energía durante el proceso deionización tiene un valor positivo.

La primera energía de ionización es un período aumenta a medida que seincrementa el número atómico, se debe al aumento de la carga nuclearefectiva.

Una mayor carga nuclear efectiva significa que el electrón externo es atraídocon más fuerza y por lo tanto la primera energía de ionización es mayor.

1 = 6,023 10 á

Energías de ionización (kJ/mol)


33/44

Energías de ionización (kJ/mol)


34/44

Energía de ionizaciónEjemplo

El segundo electrón hay que arrancarlo de un átomo más pequeño

Los electrones están fuertemente unidos


35/44

Energía de ionizaciónLa energía de ionización se ve afectada por:

Tamaño atómico

La EI disminuye al aumentar el tamaño atómico

Entre más grande sea el átomo, el electrón más débilmente unido (electrón

de valencia), estará más lejos del núcleo y por ende, necesita menos energíapara arrancarlo

Carga nuclear y efecto pantalla

A mayor carga nuclear, se necesita más energía para arrancar el electrón, yaque hay mayor interacción entre el núcleo y los electrones externos

Tipo de electrón eliminado en el proceso

s > p > d > f


36/44

Energía de ionizaciónIrregularidades o excepciones:

Átomos con configuraciones externas s 2, p1 y p4 del mismo período

Es más fácil eliminar un electrón p1 que un electrón s 2, ya que el p1 estasemilleno y s2 está lleno, en s 2 hay mayor estabilidad, por lo tanto la EI de s2 esmayor que la EI de p1.

EI s2 > EI p1

Un p3 tiene mayor EI porque tiene simetría esférica de distribución de carga y

más estabilidad.

EI p4 < EI p3


37/44


38/44

Afi id d l ó i


39/44

Afinidad electrónicaEs una propiedad de los átomos.

Capacidad para aceptar uno o más electrones.

Influye en el comportamiento químico.

Se define como el cambio de energía que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso,acepta un electrón para formar un anión.

La atracción es más grande cuanto más pequeño sea el átomo.

Átomos muy grandes deberán tener una AE muy pequeña, ya que deben efectuar untrabajo para forzar al átomo a aceptar un electrón adicional.

Cuanto más positiva es la afinidad electrónica de un elemento, mayor es la afinidad deun átomo de dicho elemento para aceptar un electrón.

Afi id d l ó i


40/44

Afinidad electrónica

Afi id d l ó i


41/44

Afinidad electrónica

Oxigeno Z = 8 : 1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p5

1s2 2s2 2p6

Debe ser forzado a entrar en un ion negativoEspecies se rechazan

Debe efectuar un trabajo

Afi id d l ó i


42/44

Afinidad electrónicaCarbono Z = 6 1s2 2s2 2p2 AE = 122 kJ/mol

Nitrógeno Z = 7 1s2 2s2 2p3 AE = 0 kJ/molMenos repulsiones

2p vacío

2p está lleno, asíque hay mayores

repulsiones

La EI y AE son medidas que se refieren a la tendencia de un elemento a entraren una reacción químico con otros elementos.

EI baja – AE alta

EI baja AE alta Compuestos iónicos

Afi id d l t ó i


43/44

Afinidades electrónicas(kJ/mol)


44/44

Resumen

Tabla Periodica - Parte II

Documents

Transcript of Tabla Periodica - Parte II