TEMA 1º:ESTRUCTURA ATÓMICA Y SISTEMA PERIÓDICO.

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1 TMA º:STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO.. MODLO D THOMSON:.... MODLO D RUTHRFORD: RADIACIÓN Y SPCTROS ATÓMICOS:... 3 A. SPCTRO LCTROMAGNTICO... 3 B. HIPÓTSIS D PLANCK... 4 C. SPCTROS ATÓMICOS INTRODUCCIÓN AL MODLO D BOHR:... 5 A. POSTULADOS B. DIFICULTADS DL MODLO D BOHR INTRODUCCIÓN AL MODLO CUÁNTICO DL ÁTOMO:... 8 A. DUALIDAD ONDA-CORPUSCULO... 8 B. PRINCIPIO D INCRTIDUMBR D HISNBRG C. FCTO FOTOLÉCTRICO MODLO MCANICO-CUANTICO ONDULATORIO PARA L ATOMO D HIDRÓGNO. CUACIÓN D SCHRODRINGR A. CUACIÓN D ONDA. ORBITALS ATOMICOS B. NÚMROS CUÁNTICOS. TIPOS D ORBITALS C. NIVLS D NRGÍA D LOS LCTRONS:... D. SIGNIFICADO FÍSICO D LOS NÚMROS CUÁNTICOS:.... CONFIGURACIONS LCTRÓNICAS D LOS LMNTOS HISTORIA DL SISTMA PRIÓDICO SISTMA PRIÓDICO ACTUAL STRUCTURA LCTRÓNICA Y SISTMA PRIÓDICO VARIACIÓN PRIÓDICA D LAS PROPIDADS D LOS LMNTOS... 7 F. RADIO ATÓMICO Y RADIO IÓNICO:... 8 G. NRGÍA O POTNCIAL D IONIZACIÓN:... 9 H. AFINIDAD LCTRÓNICA O LCTROAFINIDAD D. LCTRONGATIVIDAD: OTRAS PROPIDADS QUÍMICAS Y FÍSICAS... I. Números de oxidació... II. Carácter metálico.... CUSTIONS Y PROBLMAS... 3

2 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. INTRODUCCIÓN: Como sabemos por cursos ateriores, la materia o es u "todo cotiuo", sio que por el cotrario, es divisible e partes más pequeñas. Recordemos que la teoría de Dalto que idicaba que la materia está costituida por etidades elemetales, llamadas átomos que so idivisibles. Desde que se eució esta teoría (808) hasta la actualidad se ha ecotrado que la materia es excepcioalmete divisible y, a su vez, extremadamete compleja e cuato a su comportamieto. Dalto imagiaba los átomos como partículas idivisibles, pero proto se observaro u bue úmero de feómeos que parecía cotradecir esta afirmació. U bue úmero de gases al someterlos a altas tesioes parecía emitir dos tipos de rayos a los que se llamó catódicos y caales respectivamete. Se comprobó que tales radiacioes estaba, e realidad, formadas por partículas de aturaleza eléctrica. Las primeras teía carga eléctrica egativa y las segudas positiva. Los hechos ateriores llevaro a Thomso a propoer el primer modelo de átomos divisibles.. MODLO D THOMSON: De las experiecias ateriores se deducía que e cualquier tipo de materia parecía existir partículas muy pequeñas co carga egativa y que se llamaro electroes. Por ello, Thomso propuso su modelo atómico: Los átomos so uas esferas materiales de aproximadamete 0 0 metros de radio, e las que los electroes está localizados e el iterior de ua distribució cotiua de carga positiva. l úmero de electroes de cada átomo ha de ser tal que matega el átomo eutro desde el puto de vista eléctrico.. MODLO D RUTHRFORD: 909 Rutherford bombardeó lámias de oro muy delgadas co partículas. stas partículas era e realidad úcleos de helio co carga + u.e.c y masa 4 u.m.a. Para proceder a realizar esta experiecia dispuso u motaje experimetal como el de la figura: Para sorpresa de Rutherford sus experiecias revelaro que: La mayor parte de las partículas la atraviesa si sufrir desviació. U pequeño úmero de estas partículas sufría desviacioes leves. Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

3 U úmero muy pequeño sufría ua desviació superior a los 90º, prácticamete rebotaba. Para explicar estos hechos, Rutherford propoe u uevo modelo atómico: Los átomos está formados por ua parte cetral llamada úcleo atómico, e la cual se ecotraría la carga eléctrica positiva y casi toda la masa. La carga positiva se ecotraba e uas partículas llamadas protoes. Para evitar la repulsió de los protoes etre sí postuló además la existecia de uas partículas si carga que llamó eutroes. ste úcleo era de muy pequeñas dimesioes e comparació al tamaño del átomo. Alrededor del úcleo y a grades distacias de él se ecotraba los electroes girado e órbitas circulares. Co este modelo se daba explicació a los hechos experimetales. La mayoría de partículas pasaba si ecotrar obstáculos. Las que se desviaba ligeramete había pasado cerca de algú úcleo y, por último, sólo sufría rebote aquellas que ecotraba u úcleo l modelo de Rutherford explicaba ua gra catidad de hechos como la existecia de isótopos, alguos feómeos radioactivos, el carácter eléctrico de la materia. Icoveietes del modelo de Rutherford: Desde el puto de vista de la mecáica clásica es u modelo iestable. Las leyes de la Física idica que ua partícula co carga eléctrica e movimieto acelerado emite eergía e forma de radiació electromagética. Así los electroes e su movimieto alrededor del úcleo iría perdiedo eergía hasta precipitarse sobre el mismo. No cosigue explicar los espectros atómicos. 3. RADIACIÓN Y SPCTROS ATÓMICOS: A. SPCTRO LCTROMAGNTICO Si hacemos icidir u haz de luz blaca sobre u prisma coseguimos descompoer la luz e los diferetes tipos de radiació que lo forma. Los diferetes colores de luz obteidos so las diferetes radiacioes que compoe la luz blaca, y que uestros setidos advierte como color. La luz blaca es sólo ua pequeña fracció de las distitas radiacioes electromagéticas que coocemos. Cada radiació electromagética tiee uas características que las diferecia, su logitud de oda ( ) o su frecuecia ( ). Cuya relació matemática es la siguiete: c 3

4 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. dode "c" correspode a la velocidad de la luz e el vacío. Al cojuto de todas las radiacioes electromagéticas, caracterizadas por su frecuecia o por su logitud de oda se le cooce como spectro electromagético spectro electromagético. B. HIPÓTSIS D PLANCK Ua propiedad de las radiacioes electromagéticas es que trasporta eergía de uos putos a otros. Así la eergía que llega a la tierra procedete del sol lo hace e forma de luz. Plack demostró e 900 que la radiació que emite u cuerpo o puede trasmitir cualquier valor de eergía, sio que lo hace a modo de pequeños paquetes llamados fotoes. Además la eergía de cada fotó es u múltiplo de la frecuecia de cada radiació:. h dode " h " es ua costate que se llama costate de Plack. De este modo los úicos valores de eergía que puede emitir u cuerpo ha de ser múltiplos eteros de la catidad h. C. SPCTROS ATÓMICOS. xperimetalmete se sabe que los átomos so capaces de emitir radiació electromagética o absorberla al ser estimulados por caletamieto o radiació, respectivamete. Usado u aparato llamado espectroscopio podemos separar la radiació emitida por u átomo e fució de su frecuecia. squema de u espectroscopio de emisió squema de u espectroscopio de Absorció radiació emitida. Película o detector. Muestra que absorbe luz Película o detector. muestra excitada. Prisma Fuete lumiosa.l Prisma 4 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

5 Las diferetes frecuecias determia ua serie de líeas que recogidas e u diagrama recibe el ombre de espectro de emisió o de absorció de ua átomo. s preciso señalar que cada elemeto químico excitado de la forma ateriormete idicada emite siempre uas rayas de frecuecias características que, por tato, sirve para idetificarlo. sta propiedad se maifiesta de la misma maera ya sea co el elemeto puro o mezclado co otros, por lo que se trata de ua técica de aálisis básica e la idetificació atómica. la siguiete figura podemos observar alguos ejemplos de estos registros. Obsérvese que e u espectro atómico los átomos de u elemeto o emite i absorbe todas las posibles frecuecias. Decimos que so espectros discotiuos. La iterpretació de los espectros atómicos era imposible co el modelo atómico de Rutherford. Segú este modelo los electroes giraba alrededor del úcleo e ua zoa deomiada corteza, y estaría emitiedo radiació de distita frecuecia. ua muestra de u elemeto existe u gra úmero de átomos y, por lo tato, al realizar los espectros debería aparecer muchísimas frecuecias obteiedo u espectro cotiuo. Si embargo, el estudio empírico del espectro del hidrógeo, hizo posible que u maestro de escuela suizo, Joha Jacob Balmer, ecotrara ua relació para las logitudes de oda de las líeas que aparece e los espectros. sta relació fue posteriormete ampliada por u espectroscopista sueco llamado Johaes Rydberg: R m dode y m so úmeros aturales y R es la llamada costate de Rydberg, R = m - 4. INTRODUCCIÓN AL MODLO D BOHR: Co el fi de explicar la discotiuidad de los espectros atómicos, y superar las dificultades del modelo de Rutherford, el físico daés Niels Bohr propuso e 93 u modelo basado e tres postulados que describimos de forma cualitativa. A. POSTULADOS. l átomo costa de ua parte cetral llamada úcleo e la que se acumula los protoes (y los eutroes). este puto o difiere de Rutherford. l electró se mueve alrededor del úcleo describiedo órbitas circulares cocretas. No so posibles más que u determiado úmero de órbitas, aquellas e las que se cumple que el mometo agular del electró es u múltiplo atural de h/ : 5

6 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. h r m v Cuado u electró gira e ua órbita o emite radiació. Pero puede saltar de ua órbita a otra absorbiedo (si va hacia ua órbita más exterior) o emitiedo (si va hacia ua más iterior) u fotó cuya eergía ha de coicidir co la diferecia de eergía etre el ivel de orige y llegada. llegada partida = fotó = h De esta maera, se salva las dificultades del modelo de Rutherford, y coseguimos explicar la discotiuidad de los espectros atómicos. Como e u átomo los electroes o puede ocupar más que alguas órbitas, sólo so posibles alguos saltos etre iveles. Lo que explica que sólo se obtega determiadas frecuecias. La figura de la izquierda represeta las líeas que aparece e el espectro de hidrógeo. Cada serie de líeas lleva el ombre del cietífico que las estudió, y correspode respectivamete a los saltos electróicos a la orbita =,, 3, etc. Como puede verse al ser u úmero limitado de órbitas sólo puede producirse alguos saltos. Por ello, sólo obtedremos alguas frecuecias. cocreto, aquellas que correspoda a la diferecia de eergía que haya etre los iveles del salto. Los postulados de Bohr permite la obteció matemática de la expresió ecotrada experimetalmete por Balmer y Rydberg: primer lugar podemos calcular la velocidad del electró cada orbita si supoemos que la fuerza que hace describir la orbita circular (fuerza cetrípeta) es igual a la fuerza de atracció etre el úcleo y el electró: v Z qe qe Fc Fe me r 4 r Despejado: v 4 o o Z qe m r A partir del segudo postulado se puede calcular el radio de la orbita del electró: h h r me v r me v 4 sustituyedo v por la expresió aterior se obtiee, despejado r: r h Z q e r o e me k 6 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

7 7 esta expresió idica que el radio de la orbita o puede tomar cualquier valor. La eergía del electró se puede calcular sumado la eergía potecial y ciética: 4 v m r q Z e e o c p t sustituyedo el valor de v y reordeádola expresió queda: ' 8 4 k h q Z m t o e e t esta expresió demuestra que la eergía del electró tambié está cuatizada, es decir, que solo puede teer uos valores cocretos que depede de. La eergía que ecesita absorber el electró cuado salta a ua orbita más exterior, o la eergía que desprede cuado salta a ua orbita más itera será: ' ) ( ' ) ( k k ' ) ( ) ( ' ' ) ( ) ( k k k y teiedo e cueta el tercer postulado: h ) ( ) ( '' ' ) ( ) ( k h k h Recordado la expresió: c : R '' c k c l valor de la costate de Rydberg calculado co esta expresió es: R = m -, valor que cocuerda mucho co el obteido experimetalmete de m -. B. DIFICULTADS DL MODLO D BOHR. La mejora de las técicas espectrográficas permitió obteer espectros de mayor resolució. ellos, alguas líeas espectrales, que ateriormete se mostraba como líeas simples, apareciero como dos o más líeas que debía correspoder, obviamete, a eergías muy parecidas, pero distitas. Posteriormete, se observó que si el aálisis espectrográfico se realizaba mietras los átomos era sometidos a u campo magético, aparecía uevos desdoblamietos de las rayas del espectro. ste hecho, coocido como efecto Zeema, idicaba que el electró podía teer varios estados que poseía igual eergía e ausecia de u campo magético, pero eergía distita cuado el campo magético afectaba al átomo. Además, e 9, Ster y Gerlach, empleado campos eléctricos muy itesos y espectroscopios de elevado poder de resolució, observaro que todavía cada ua de las rayas del espectro se

8 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. desdoblaba e dos uevas rayas. ste uevo desdoblamieto se asociaría a la existecia de u spi o setido de giro del electró. 5. INTRODUCCIÓN AL MODLO CUÁNTICO DL ÁTOMO: A pricipio de siglo, surge ua serie de hechos experimetales que parece cotradecir las leyes de la mecáica clásica. cocreto, parece que la mecáica clásica o explica adecuadamete el comportamieto de los sistemas microscópicos. A. DUALIDAD ONDA-CORPUSCULO Los trabajos de Plack y istei mostraro que las odas electromagéticas podía comportarse tambié como si fuera partículas. Así, alguos feómeos de la luz se explica a partir de la luz se explica a partir de su aturaleza odulatoria, por ejemplo, la iterferecia o la difracció. Mietras que e otros feómeos, como el efecto fotoeléctrico o el efecto Compto, la luz se maifiesta co ua aturaleza corpuscular, es decir, como formada por partículas (fotoes) que posee eergía ciética y cierta catidad de trabajo. Se acepto, e cosecuecia, ua aturaleza dual (odulatoria-corpuscular) para la luz. 94 Louis de Broglie formuló esta idea al revés, es decir, sugirió que las masas (partículas subatómicas) e movimieto se puede comportar tambié como odas. stableció la siguiete ecuació que relacioa la logitud de oda co la masa y la velocidad de las partículas: h h m v p 97, los físicos orteamericaos Davisso y Germer, cosiguiero la difracció de u haz de electroes proyectado cotra u cristal de íquel. ste hecho proporcioó ua cofirmació rotuda de la predicció de Louis de Broglie. B. PRINCIPIO D INCRTIDUMBR D HISNBRG. Muchas leyes de la física se basa e la observació experimetal, pero para observar algo hay que perturbarlo e cierto grado, es imposible efectuar ua medida si iteraccioar co el sistema a medir. el mudo macroscópico esa iteracció es despreciable mietras que e el microscópico o ocurre así. Si, por ejemplo, queremos "ver" u electró, es preciso que u fotó de luz iteraccioe co él, pero e ese mismo mometo su trayectoria cambia de forma aleatoria. Así, ua determiació precisa de su posició origia ua imprecisió total e la direcció y velocidad co que se mueve. De ese modo, el Pricipio dice: "s imposible coocer simultáeamete y co exactitud la posició y la velocidad de ua partícula". h x p 4 8 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

9 C. FCTO FOTOLÉCTRICO l hecho de que la radiació electromagética ifluía e la carga eléctrica que presetaba alguos metales, es decir, el hecho de que ua radiació icidete sobre u metal puede arracar electroes débilmete uidos a los úcleos atómicos, era coocido desde fiales del siglo XIX. istei explicó este feómeo e 905, admitiedo que u fotó que peetra e u metal puede iteraccioar co algú electró poco ligado a los átomos del metal. La eergía que trasporta el fotó se utiliza para separar el electró de la atracció de los úcleos positivos y para comuicar al electró la eergía ciética co la que abadoa la superficie del metal. La eergía míima para arracar el electró del metal se deomia fució trabajo y es característica de cada metal: h W me v 6. MODLO MCANICO-CUANTICO ONDULATORIO PARA L ATOMO D HIDRÓGNO. CUACIÓN D SCHRODRINGR. A. CUACIÓN D ONDA. ORBITALS ATOMICOS. 96, rwi Schrödiger, ispirado e la teoría de De Broglie propuso u modelo que describía al electró como ua oda que vibra alrededor del úcleo. De esta forma el electró se puede describir co ua fució matemática llamada fució de oda,, que se obtiee al resolver la llamada ecuació de Schrödiger: x y z 8 m ( h V ) Su represetació abreviada es la siguiete: H cuació de Schrödiger. Las solucioes de esta ecuació so u cojuto de fucioes a las que llamamos fucioes de oda. Auque, desde u puto de vista estricto o tiee u sigificado físico real, su cuadrado represeta, lo que llamaremos orbitales atómicos, es decir, ua zoa del espacio e dode existe ua elevada probabilidad de ecotrar a u electró (ese valor de probabilidad suele cifrarse e u 90%). U orbital sería el equivalete e mecáica cuática a lo que la física clásica deomia órbitas. Si embargo, ua órbita es ua trayectoria cocreta y defiida, mietras que el orbital es ua regió del espacio dode existe ua cierta probabilidad de ecotrar al electró. B. NÚMROS CUÁNTICOS. TIPOS D ORBITALS. Las fucioes matemáticas que se obtiee de la ecuació de Schrödiger viee expresadas e fució de cuatro parámetros o úmeros cuáticos. Tales parámetros sólo puede tomar ciertos valores. Y existe, por tato, para cada átomo u úmero de orbitales igual a las posibles combiacioes de los tres primeros 0 9

10 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. úmeros cuáticos. Cada orbital suele represetarse simbólicamete por u úmero seguido de ua letra. Números cuáticos Valores permitidos Tipo de orbital : º cuático pricipal. N =,,3,4,... Si l = 0 orbital " s " L:, úmero cuático azimutal. l = 0,,,... - Si l = orbital "p ". m: úmero cuático magético. M = - l,..., 0,... +l Si l = orbital "d ". s: úmero cuático spi. s = ½, - ½ Si l = 3 orbital " f ". cada orbital puede existir u máximo de dos electroes a los que correspode u úmero cuático de spi de ½ y ½, respectivamete. l M Tipo de orbital símbolo 0 0 s s 0 0 s s + p px 0 p py - p pz 0 0 s 3s + p 3px 0 p 3py - p 3pz 3 - d 3dxy - d 3dxz 0 d 3dyz + d 3dz + d 3dx-y Cada uo de los orbitales ateriores tiee u tamaño y ua forma distita. l tamaño depede del valor de, y la forma del úmero cuático l. Tipo S (l = 0) Tipo p(l =) Tipo d (l = ) 0 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

11 Tipo f (l = 3) C. NIVLS D NRGÍA D LOS LCTRONS: Hasta ahora, os hemos ocupado de aquellas regioes del espacio por la que se supoe existe los electroes (orbitales). Si embargo, al resolver la ecuació de Schrödiger se obtiee tambié el valor de la eergía que tedría cada uo de estos orbitales. O para ser más exacto, la eergía que tedría los electroes al situarse e ellos. La eergía de los orbitales depede del valor del úmero cuático "" fudametalmete, auque e parte tambié de "l". Los orbitales de igual valor de y de l, preseta la misma eergía, se dice que so degeerados. Así, so degeerados lo tres orbitales p, o los cico orbitales d. No obstate, sometidos a la acció de u campo magético estos orbitales cambia su eergía, depediedo su valor del úmero cuático magético.

12 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. Distribució de los orbitales segú su eergía: ergía orbital s s p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f +l D. SIGNIFICADO FÍSICO D LOS NÚMROS CUÁNTICOS: Tradicioalmete se le ha asigado u sigificado físico a los úmeros cuáticos que podemos defiir como sigue: Número cuático pricipal "". ste úmero cuático defie el tamaño del orbital y gra parte de la eergía del mismo. Numero cuático azimutal "l". Determia la forma del orbital, y parte de la eergía del mismo. Número cuático magético "m". Determia la orietació de la órbita, y e presecia de u campo magético parte de la eergía. Número cuático spi "s". Determia el posible giro del electró sobre sí mismo.. CONFIGURACIONS LCTRÓNICAS D LOS LMNTOS. La cofiguració electróica es la forma de distribuirse los electroes e los diferetes orbitales de u átomo. Cuado los átomos tiee más de u electró, éstos se va situado sobre los distitos orbitales siguiedo los siguietes pricipios: Los orbitales se llea de electroes empezado por el de meor eergía y termiado por el de mayor. Pricipio de exclusió de Pauli: " u mismo átomo o puede existir dos electroes co los cuatro úmeros cuáticos iguales". sto se traduce e que e cada orbital o puede haber más que dos electroes. Regla de Hud: Cuado se llea orbitales de igual eergía (los 3 orbitales p, los cico d, o los siete f), los electroes se distribuye siempre que sea posible co los espies paralelos. jemplo: átomo de N ( 7 electroes ) orbital s orbital s orbitales px, py, pz A la hora de costruir la cofiguració electróica de u átomo, resulta de gra utilidad usar la regla emotécica de Möller para recordar el orde e el que los orbitales se va lleado de electroes. Costruyamos, a modo de ejemplo, alguas cofiguracioes electróicas: a) C ( Z = 6 ) s s p s s p b) Be ( Z= 4 ) s s Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

13 la tabla siguiete aparece las cofiguracioes electróicas fudametales de todos los elemetos del sistema periódico. stas sería cofiguracioes de los elemetos e su estado fudametal, si excitamos eergéticamete cualquiera de ellos podríamos hacer que los electroes saltase a las órbitas superiores. A veces, aparece ciertas irregularidades e las cofiguracioes electróicas, de las cuales merece la pea mecioar las relativas a las cofiguracioes llea o semillea. xcepcioes por cofiguració semillea: alguos elemetos modifica la posició de sus electroes, co el objetivo de colocar u electró e u grupo de orbitales equivaletes, por ejemplo, los cico orbitales d. Cosigue ua cofiguració especialmete estable. s el caso de elemetos como: Cr que debería ser [Ar]4s 3d 4 y e cambio es [Ar]4s 3d 5, esta excepció aparece tambié e el Mo, y e otros elemetos co orbitales f. xcepcioes por cofiguració llea: e este caso los elemetos completa alguo de sus grupos de orbitales aálogos, adquiriedo ua especial estabilidad. jemplos de estas cofiguracioes puede ser el Cu que debería hacer su cofiguració e [Ar]4s 3d 9 y e cambio la hace e [Ar]4s 3d 0. Otros ejemplos so Ag,Au,... xiste otras irregularidades de iterpretació mucho más compleja, y que o merece la pea abordar. 3

14 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. 7.HISTORIA DL SISTMA PRIÓDICO Ua vez deducido el cocepto actual de elemeto químico como aquellas sustacias cuyos átomos costituyetes tiee todo el mismo úmero atómico (Z), se empezaro a descubrir ua gra variedad de estos. Así, e los primeros años del siglo XIX, existía u bue úmero de estos y se coocía aproximadamete sus propiedades. Se hizo patete la ecesidad de ordearlos. l primer iteto de ordeació databa del Siglo XVII e el que Lavoisier estableció ua clasificació de los elemetos e metales y o metales atediedo a su aspecto y propiedades físicas. No obstate era ua clasificació muy artificiosa, que se basaba e criterios muy particulares. A pricipios del s. XIX se empezó a sospechar que existía cierta relació etre los pesos atómicos de los elemetos y su coducta química. 89 el químico alemá Joha Wolfgag Döbereier advirtió que existía grupos de tres elemetos - triadas - que presetaba grades semejazas e sus propiedades físicas y químicas. A modo de ejemplo e la siguiete tabla señalamos alguas de esas triadas. lemetos de Pesos Naturaleza Propiedades geerales la triada Atómicos Li Na K Ca Sr Ba S Se Te Cl Br I Metales muy reactivos Metales reactivos No metales cristalios, coloreados No metales, muy reactivos, coloreados. Forma sales solubles e agua. Da llamas de colores brillates. Da llamas brillates. Sus carboatos y sulfatos so isolubles. Reaccioa letamete co el agua. Forma compuestos de olor desagradable. Los compuestos de hidrógeo so ácidos débiles. Sales solubles e agua. Los compuestos de hidrógeo so ácidos fuertes. Se puede observar que el elemeto cetral de la triada tiee u peso atómico aproximado a la media de los pesos atómicos de los extremos. Además, Döbereier observó ua gradació de propiedades desde el primero al último. Sobre 860 los métodos para calcular el peso atómico mejoraro otablemete. 86 el geólogo fracés Chacourtois costruyó la primera clasificació realmete periódica. Cosiste e u cilidro sobre el que dibujó ua líea helicoidal. Dispoiedo sobre ella los elemetos e orde creciete de peso atómico, observado ua eorme aalogía etre los elemetos que quedaba e la misma geeratriz (distates 6 uidades de peso atómico). Dos años más tarde el químico iglés Joh A. R. Newlads observó que si poía los elemetos e orde creciete de peso atómico, después de cada siete 4 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

15 elemetos, e el octavo se repetía las propiedades del primero. s decir, al ordearlos como sigue: H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Cr Ti M Fe el octavo elemeto se parece mucho al primero, el oveo al segudo... Todos estos itetos parciales de clasificació se viero superados cuado e 869 Lothar Mayer y el ruso Dimitri Medeleiev idearo u sistema de clasificació de los elemetos muy parecido etre sí. No sólo icluía más elemetos, sio que o todos los periodos era igual de largos, de ese modo, coseguía que los elemetos de propiedades semejates cayera e la misma columa, además de existir ua variació gradual de las propiedades de los elemetos de ua misma fila. Otro acierto importate del sistema de Medeleiev fue que o dudó e dejar "huecos" e la tabla, supoiedo que debería se ocupados por elemetos que o se coocía aú. De los huecos, ocho resultaro ser ocupados posteriormete por elemetos que e muchos casos presetaba propiedades muy parecidas a las que segú Medeleiev cabría esperar. Tomemos como ejemplo el Ge, elemeto que Medeleiev bautizó como ekasilicio y del cual predijo algua de sus propiedades. I II III IV V VI VII 0 VIII H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Ti V Cr M Fe Co Ni Cu Z As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Ru RdPd Ag Cd I S Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi At Rh Ra Ac l sistema de Medeleiev era muy flexible, covecido de la validez de su ordeamieto o dudó e poer e duda el peso atómico de alguos elemetos, alterado el orde (como el Te y el I). Icoveietes: No existe u lugar para el H, si bie sus propiedades físicas le situaría etre los halógeos, las químicas lo haría co los alcalios. Alguas parejas de elemetos ha de ivertir su orde de peso atómico para que ecaje e ua familia coveiete. No aparece latáidos y actíidos No separa adecuadamete metales y o metales. 8. SISTMA PRIÓDICO ACTUAL. el sistema periódico actual queda subsaados la mayor parte de los defectos del sistema de Medeleiev, si bie las pautas de ordeamieto fudametales so las mismas. Como ovedad fudametal está el que el orde de colocació o lo marca el peso atómico, sio el úmero atómico (z). xiste referecias experimetales 5

16 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. claras que os idica que las propiedades de los elemetos está mucho más ítimamete relacioadas co Z que co el peso atómico. l sistema periódico actual cosiste e la ordeació de los elemetos actualmete coocidos segú su úmero atómico creciete, e siete filas (periodos) y dieciséis columas, ua de ellas triple (grupos o familias), de tal forma que se correspoda e columa los elemetos de propiedades aálogas. Sistema periódico de elemetos. Ia º H º Li 3 3º Na 4º K 9 5º Rb 37 6º Cs 55 7º Fr 87 Iia Be 4 Mg Ca 0 Sr 38 Ba 56 Ra 88 IIIb 3 Sc Y 39 La 57 Ac 89 IVb 4 Ti Zr 40 Hf 7 Ku 04 Vb 5 V 3 Nb 4 Ta 73 Ha 05 VIb 6 Cr 4 Mo 4 W 74 VIIb 7 M 5 Tc 43 Re 75 VIIIb Fe 6 Ru 44 Os 76 Co 7 Rh 45 Ir 77 Represetativos lemetos de trasició Represetativos Ni 8 Pd 46 Pt 78 Ib Cu 9 Ag 47 Au 79 IIb Z 30 Cd 48 Hg 80 IIIa 3 B 5 Al 3 Ga 3 I 49 Tl 8 IVa 4 C 6 Si 4 Ge 3 S 50 Pb 8 Va 5 N 7 P 5 As 33 Sb 5 Bi 83 VIa 6 O 8 S 6 Se 34 Te 5 Po 84 VIIa 7 F 9 Cl 7 Br 35 I 53 At 85 O 8 He Ne 0 Ar 8 Kr 36 Xe 54 R 86 Latáido s Ce 58 Pr 59 Nd 60 Pm 6 Sm 6 u 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 r 68 Tm 69 Yb 70 Lu 7 Actíidos Th 90 Pa 9 U 9 Np 93 Pu 94 Am 95 Cm 96 Bk 97 Cf 98 s 99 Fm 00 Md 0 No 0 Lr 03 Como ya se ha dicho, existe dieciséis grupos o familias de elemetos, segú la siguiete distribució: lemetos represetativos: formados por los grupos Grupo Ia Alcalios Va Nitrogeoideos Grupo IIa alcalio-térreos VIa Afígeos Grupo IIIa Térreos o boroideos. VIIa Halógeos Grupo IVa Carbooideos O Gases obles o iertes lemetos de trasició: formados por los grupos IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, VIIIb. lemetos de trasició itera: formados por las familias de latáidos y actíidos, de 4 elemetos cada ua. Se coloca e dos filas habitualmete fuera del cotoro geeral. 6 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

17 l Hidrógeo queda fuera de estas cosideracioes, suele colocarse ecima de los alcalios, auque o guarda co estos casi igua semejaza químico-física. 9. STRUCTURA LCTRÓNICA Y SISTMA PRIÓDICO. Las propiedades químicas de los elemetos, y e buea parte, las físicas depede fudametalmete de cómo se coloca los electroes e el último ivel. el tema aterior vimos qué tipo de orbitales hay e u átomo y cómo se va colocado los electroes (cofiguració electróica). Si se estudia la cofiguració electróica de las diferetes familias se observa que, e su último ivel es idética, precisamete por eso existe esa gra semejaza etre los elemetos de la misma. Tomemos a modo de ejemplo los alcalios: Li s s Na s s p 6 3s K s s p 6 3s 3p 6 4s Rb s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 0 4p 6 5s Cs s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 0 4p 6 5s 4d 0 5p 6 6s Como se deduce fácilmete, todos los alcalios tiee u solo electró e el orbital más extero, que es u orbital del tipo s. sto podemos represetarlo simbólicamete como: S dode correspode al valor del úmero cuático pricipal o el úmero del periodo. De forma aáloga ecotraríamos las cofiguracioes de la tabla de la derecha. GRUPO CONFIGURACION Alcalios s Alcalio-térreos s Boroideos s p Carbooideos s p Nitrogeoideos s p 3 Afígeos s p 4 Halógeos s p 5 Gases obles s p 6 lemetos de trasició (-)d variable s Trasició itera (-)f variable s Podemos ver el sistema periódico dividido e zoas segú los orbitales que se rellea. s s s s p p p p p p 3s 3s 3p 3p 3p 3p 3p 3p 4s 4s 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 4p 4p 4p 4p 4p 4p 5s 5s 4d 4d 4d 4d 4d 4d 4d 4d 4d 4d 5p 5p 5p 5p 5p 5p 6s 6s 5d 5d 5d 5d 5d 5d 5d 5d 5d 5d 6p 6p 6p 6p 6p 6p 7s 7s 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 0. VARIACIÓN PRIÓDICA D LAS PROPIDADS D LOS LMNTOS xiste u cierto úmero de propiedades de los elemetos que está muy relacioadas, co el lugar que ocupa e el sistema periódico. xamiaremos alguas de ellas. 7

18 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. F. RADIO ATÓMICO Y RADIO IÓNICO: Debido a la aturaleza difusa de los orbitales de u átomo, es difícil defiir co precisió algú parámetro que os de cueta de su tamaño. No obstate, si cosideramos al átomo como ua esfera, y calculamos la distacia etre dos átomos idéticos (de u mismo elemeto) elazados, podemos itroducir el cocepto de radio atómico: la mitad de la distacia etre dos úcleos de átomos idéticos. stas distacias se puede calcular por medio de técicas de difracció de rayos X, de eutroes o de electroes. u mismo grupo o familia (columa), el radio atómico aumeta a medida que aumeta el valor de Z, es decir, hacia abajo. sto se explica porque al desceder e el grupo se empieza a rellear orbitales de u úmero cuático más grade, y estos so de mayor tamaño. u periodo, el radio atómico desciede co el úmero Z, es decir, hacia la derecha. sto se debe a que coforme aumeta Z, lo está haciedo tambié el valor de la carga positiva del úcleo, lo que hace que la atracció etre el úcleo y los electroes sea mayor produciédose ua cierta cotracció e el tamaño de la corteza, además los electroes se va situado e orbitales de u mismo ivel eergético que o difiere demasiado e cuato a su tamaño. Si embargo, al fial del periodo se observa u aumeto del volume del radio atómico debido a que el úmero de electroes e el último ivel eergético es ta grade que se origia repulsioes etre ellos tediedo a separarse lo máximo posible origiado u aumeto del volume del átomo. Para coocer u radio ióico se supoe q ue la distacia etre u ió positivo y u io egativo e u sólido ióico es la suma de los radios ióicos de ambos ioes. Para calcular los radios ióicos se debe tomar u radio ióico de referecia a partir del cual se calcula todos los demás (radio del io O - : m. Los ioes positivos se forma por perdida de electroes de los átomos correspodietes y sus radios so meores. sto es especialmete acusado e los alcalios y alcaliotérreos ya que la perdida y uo y dos electroes 8 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

19 respectivamete origia cofiguracioes electróicas correspodietes a u ivel iferior. Los ioes egativos se forma cuado los átomos capta uo o varios electroes. Los radios ióicos so mayores debido a que la desidad de carga egativa e el ivel más extero es mayor (y el úmero de protoes sigue siedo el mismo), los electroes tiede a separarse y por tato, a aumetar el volume del átomo. G. NRGÍA O POTNCIAL D IONIZACIÓN: Se defie como la eergía míima ecesaria para arracar u electró de u átomo gaseoso e su estado fudametal, trasformádolo e u io positivo H H e I.75 0 J (g) (g) l Sigo positivo de la eergía idica que se trata de ua eergía que el átomo tiee que gaar para que se libere el electró. s frecuete expresar esta eergía refiriédola a u mol de átomos (J/mol ó kj/mol). l potecial de ioizació depede de tres factores: Distacia del úcleo al electró que se pierde. Carga del úcleo y efecto patalla de los electroes más iteros. Proximidad de la estructura electróica extera al octeto y estabilidad de los orbitales semilleos. Cuado se sumiistra a u átomo la eergía suficiete el electró que se arraca es el más extero, es decir el meos atraído por el úcleo, si se cotiúa sumiistrado eergía al átomo se puede extraer sucesivamete varios electroes y e este caso se puede defiir el primer, segudo, tercer,... potecial de ioizació. l segudo y siguietes poteciales de ioizació so muy superiores al primero (y más aproximados etre si) debido a que se está arracado electroes de u io positivo y estos está más atraídos por el úcleo. Para aalizar como varía el potecial de ioizació podemos cosiderar, etre otros factores, la fuerza de atracció etre el úcleo y los electroes exteros. Su expresió es: Z q q F e- k r Detro de cada grupo del sistema periódico, el valor del P.I. dismiuye a medida que se avaza e el grupo. La estructura electróica extera es la misma e todos los elemetos del grupo. Cada elemeto del grupo se diferecia del aterior e teer ua ivel electróico más, co lo que el electró más extero está más lejos del úcleo y por lo tato meos atraído electrostáticamete por éste, haciedo falta meos eergía para arracarlo. l efecto del aumeto del radio predomia sobre el del aumeto de carga, ya que la fuerza de atracció es iversamete proporcioal al cuadrado de la distacia. Los alcalios posee u solo electró e la capa más extera y tiee mucha tedecia a perderlo, siedo ecesaria ua pequeña catidad de eergía. el grupo de los halógeos la eergía dismiuye de arriba hacia 9

20 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. abajo por las mismas razoes, pero los valores de la eergía so mucho mayores pues e el ivel más extero hay 7 electroes y los átomos tiede a gaar el octavo, por ello la pérdida de u electró los aleja de la estabilidad y se ecesita, e cosecuecia, mayor catidad de eergía. el caso de u periodo e cojuto los valores aumeta de izquierda a derecha. Cada elemeto se diferecia del aterior e u electró más e su ivel más extero (que es el mismo por estar e el mismo periodo), y u protó más e el úcleo. Las fuerzas atractivas etre el úcleo y los electroes exteros aumeta de izquierda a derecha debido a que predomia el efecto del aumeto de la carga sobre el efecto del radio ya que este varia muy poco, y por tato, el P.I. aumeta e este setido. H. AFINIDAD LCTRÓNICA O LCTROAFINIDAD. s la eergía que desprede u átomo gaseoso e su estado fudametal cuado capta u electró covirtiédose e u io egativo F e F A J (g) (g) l electró se ue al átomo por fuerzas atractivas. Detro del grupo de los halógeos, la gaacia de u electró supoe alcazar la estructura de gas oble y la estabilidad gaada se maifiesta e u despredimieto de eergía. los alcalios y otros elemetos semejates, la tedecia a gaar electroes es ula, y hay que cosumir eergía icluso para que capture u electró. Tambié es posible defiir las electroafiidades segudas y terceras..., que suele ser positivas, pues para coseguir que u io egativo capte u electró es ecesario vecer la repulsió y ello requiere u aporte de eergía. Si embargo, e geeral so magitudes más difíciles de calcular y si ua variació regular. u grupo la afiidad electróica aumeta (e valor absoluto) de abajo hacia arriba, los electroes está más atraídos por el úcleo al ser meor el radio. u periodo, la afiidad electróica es muy pequeña e los primeros elemetos y aumeta hasta ser máxima e los elemetos fiales ya que el radio dismiuye, el electró añadido estará más atraído y además los átomos se acerca más a la cofiguració de gas oble. D. LCTRONGATIVIDAD: Se defie la electroegatividad de u elemeto como la tedecia que tiee u átomo de este elemeto a atraer hacia sí el par electróico compartido e u elace covalete co otro átomo: M X s, por tato, ua propiedad de los átomos elazados químicamete etre sí. Permite prever el comportamieto de los 0 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

21 elemetos, el tipo de elace que forma y las propiedades de dicho elace. Si dos elemetos posee electroegatividades similares, formará elace covalete. Si sus electroegatividades so muy diferetes, formará elaces ióicos. Todo elemeto co gra electroafiidad y potecial de ioizació tedrá tambié ua gra electroegatividad. Por tato, su evolució e el sistema periódico por grupos o columas es aáloga a las dos ateriores: Detro de u grupo la electroegatividad dismiuye a medida que aumeta el úmero atómico. u periodo aumeta de izquierda a derecha hasta ser máxima e los elemetos fiales (co excepció de los gases obles). La electroegatividad o se puede medir e forma absoluta, sólo se puede medir de forma comparativa etre los distitos elemetos. Así existe varias escalas relativas de electroegatividades: scala de Robert Saderso Mullike. Cosidera la electroegatividad como la media aritmética de la afiidad electróica y el potecial de ioizació. I A N scala de Lius Carl Paulig. Calculó las electroegatividades de los elemetos por comparació de las eergías ecesarias para romper los elaces, y elaboró ua tabla de.n., e la que el F es elemeto más electroegativo asigádole el valor de 4.. OTRAS PROPIDADS QUÍMICAS Y FÍSICAS Como ya se ha idicado, los elemetos de u grupo tiee ua cofiguració electróica similar. sto hace que e sus uioes co otros átomos tieda a gaar, perder o compartir el mismo úmero de electroes y muestre, por tato, las mismas valecias o los mismos úmeros de oxidació. Muchas propiedades químicas so explicables a partir de los valores de electroegatividad y de los úmeros de

22 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. oxidació, por cosiguiete, a partir de la posició de los elemetos e la tabla periódica. jemplos de este tipo de propiedades so la acidez, el potecial rédox, la solubilidad, el carácter metálico, etcétera. I. Números de oxidació l úmero de oxidació es ua cosecuecia directa de la cofiguració electróica y, por tato, de la situació de u elemeto e la tabla. s atural que los elemetos dc u mismo grupo comparta el úmero de oxidació y que éste evolucioe a lo largo de los periodos. Por ejemplo: Todos los elemetos del primer grupo, de cofiguracioes s, tiee tedecia a perder el último electró, covirtiédose e catioes moovaletes, M +, y, por tato, preseta úmero de oxidació + l. Todos los elemetos del segudo grupo, de cofiguració s, tiee tedecia a perder dos electroes. Tiee úmero dc oxidació +. Los elemetos del decimosexto grupo (a excepció del poloio, que tiee carácter metálico) tiede a gaar los dos electroes que les falta e su cofiguració (s p 4 ) para teerla completa. Tiee úmero de oxidació. Todos los elemetos del decimoséptimo grupo, co cofiguració s p 5, tiede a gaar el electró que les falta para teer la otació electróica completa y, por tato, preseta úmero de oxidació. Tambié hay que teer e cueta el valor de la electroegatividad a la hora de justificar los posibles estados de oxidació que preseta u elemeto. Ésta es la causa de que elemetos como el alumiio, el plomo o el poloio tega carácter metálico y o presete los mismos úmeros de oxidació que otros elemetos de su grupo. II. Carácter metálico l carácter metálico y o metálico de los elemetos se defie e fució de su N. U elemeto se cosidera metal si cede electroes fácilmete y o tiee tedecia a gaarlos, por lo tato, los metales so poco N. Al cotrario los o metales cede difícilmete los electroes y co frecuecia los capta, so pues, muy electroegativos. Los o metales ocupa la parte derecha y águlo superior del sistema periódico y los metales la parte izquierda y cetra del sistema periódico. Los gases obles o preseta carácter metálico i o metálico. Hay ua serie de elemetos que está e la líea de separació de los metales y o metales, que participa de las propiedades de ambos, se les llama semimetales o metaloides. Co el carácter metálico o o metálico está ítimamete relacioados sus propiedades reductoras / oxidates así como el carácter ácido o básico. Los metales por su tedecia a ceder electroes, so bueos reductores, dismiuyedo su poder reductor a lo largo del periodo, y detro de los grupos aumeta de arriba hacia abajo. Los o metales forma co facilidad ioes egativos por su tedecia a captar electroes y so bueos oxidates. l poder oxidate es máximo e el águlo superior derecho: O, S, Cl, F. Mietras que los mayores reductores so los metales del águlo iferior izquierdo: Ba, Ra, Cs, y Fr. Los metales tiee a formar óxidos básicos, mietras que los o metales forma óxidos ácidos. Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

23 . CUSTIONS Y PROBLMAS TMA º. Completa la tabla siguiete: specie Número Protoes lectroes Neutroes Nº másico química. atómico (Z) Ca 0 0 F 0 9 W P 5 6 N 7 4 Al Diferecia etre el cocepto de órbita y el de orbital. 3. Decir si el euciado que sigue es verdadero o falso: " l átomo de sodio, Na se covierte e su io Na + perdiedo u electró. Por tato, si el peso atómico del sodio es 3, el io de sodio pesa ". 4. Idicar cuál de los siguietes grupos de tres valores correspodietes a, l, y m so permitidos: a) 3,-, e) 0, 0, 0 b) 3,, f),, c),, 3 g),, 0 d) 5, 3, -3 h),, - 5. scribe la cofiguració electróica de los elemetos Z = 4, Teemos dos electroes. Uo de ellos está situado e el ivel 4f y el otro e el ivel 5s. Razoar cual será el electró más cercao al úcleo y cual el que tiee meor eergía de los dos citados. 7. Clasificar los siguietes electroes, de los que se idica sus respectivos º cuáticos, por orde de meor a mayor eergía: A(3,,0,/); B(,,,/); C(3,,-,/); D(3,0,0,-/); (4,0,0,/); F(3,,,/); G(4,,-,/); H(,,-,/); I(3,0,0,/); J(3,,-,/); K(3,,-,/). 8. Idicar cual de las siguietes cofiguracioes electróicas correspode a u estado fudametal, excitado o iviable. a).. s p 5 3s b).. 4p 7 5s 4p c).. 5f 4 6d 0 7s 9. Dadas las cofiguracioes electróicas de los átomos siguietes: A (..p 6 3s ) y B (..p 6 4p ) Razoar si so verdaderas o falsas las siguietes afirmacioes: a) A y B represeta átomos diferetes. b) Se ecesita eergía para poder pasar de A a B. c) Se requiere meos eergía para arracar u electró de B. 0. Ordea los siguietes elemetos e orde creciete de sus eergías de ioizació: F, Na, Cs.. Dadas las siguietes cofiguracioes electróicas: a) s s p 6 3s 3p 3 d) s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 0 4p 6 5s 4d 0 5p 6 6s 4f 4 5d b) s s p e) s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 0 4p 6 5s 4d 0 5p 6 6s 4f c) s s f) s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 0 4p 6 a) Idicar si el elemeto es represetativo, de trasició o de trasició itera. b) Decir a qué período perteece. c) De los represetativos idicar la familia y el ombre.. La siguiete tabla os idica la eergía de ioizació de los elemetos litio, sodio y potasio ª ª 3ª 4ª Li 5,4 75,6,5 Na 5, 47,3 7,9 99, K 4,3 3,8 46, 6, a) Por qué la primera eergía de ioizació dismiuye del Li al K. b) Por qué las segudas eergías de ioizació de cada elemeto so sigificativamete mayores. c) Por qué o se idica el valor de la cuarta del Li. 3. xplica por qué el cobalto (z = 7) es más pequeño que átomo de escadio(z= ) 4. De los orbitales permitidos e el ejercicio 4 idica su símbolo y orde de eergía. 5. scribe la cofiguració electróica de los elemetos co úmeros cuático, 4, 35, 38, 54 y cotesta: a) Familia a la que perteece. 3

24 Tema :STRUCTURA ATÓMICA Y SISTMA PRIÓDICO. b) Cuál es el más electroegativo?. c) Qué ioes positivos formaría co más frecuecia?. 6. Idetifica los elemetos a los que correspode las cofiguracioes siguietes: a) s s p 6 3s 3p 3 c) s s p b) s s p 3 d) s s p 4 Qué ioes positivos formará co mayor frecuecia? 7. De los siguietes elemetos idica el de átomo mayor y meor: M, Co, Ba, Ca. 8. scoge, de etre los siguietes elemetos: Br, Cs, Hg, Pb y Mg a) l de meor radio. b) l elemeto que perteece a los halógeos. c) l elemeto que perteece a los alcalios. d) l de mayor masa atómica. 9. Teemos los ioes isoelectróicos: I -,Ba +,La 3+,Te -,Cs +. Ordearlos e orde creciete de radios ióicos. 0. Dado el elemeto de Z=56 compara: a) Su eergía de ioizació co los correspodietes elemetos de Z=0 y Z=55 b) Su carácter oxidate co el del elemeto de Z=53.. Idica que ioes será más estables para los elemetos de Z=6, Z=38 y Z=53.. scribir la cofiguració electróica de los elemetos cuyos º atómicos so 38,, 4, 35 y 54 y cotestar a las siguietes cuestioes: a) A qué grupo y periodo perteece? De qué elemeto se trata? b) Cuales so las posibles valecias o estados de oxidació que puede presetar? c) Cuales so metales y cuales o? d) Cual es el elemeto más electropositivo y cual el más electroegativo? 3. Idica la cofiguració electróica, periodo, grupo y valecias de los elemetos correspodietes a Z=3 y Z= Ordea e orde de electroegatividad decreciete los siguietes elemetos: Mg, B, C, F, O, N y Na. 5. scribir la cofiguració de las siguietes especies químicas: K +, Cl - y Mg + Ordearlos segú el radio ióico. 6. Para cada caso determiar el º electroes totales para átomos cuyos º cuáticos tiee los valores: a) =3 l= b) =3 l= m=-. 7. stablecer la cofiguració electróica del Fe y determiar el º electroes que tiee co m=- y co m= Idica: a) Nº de protoes, eutroes y electroes que hay e u átomo eutro del isótopo 4 del Nitrógeo. b) qué se covertiría u átomo si se añadiese u eutró más a su úcleo? c) qué se covertiría u átomo si se añadiese u electró? d) Y si añadimos u protó? 9. U átomo tiee 35 electroes, 35 protoes y 45 eutroes. Otro tiee 9 protoes y electroes y 0 eutroes. a) Determiar el úmero atómico y másico de cada uo. b) stablecer sus cofiguracioes electróicas. c) Situarlos e la tabla periódica y determiar a qué elemetos perteece. d) Cual de los dos es más electroegativo? e) Idicar los posibles estados de oxidació. 30. Idicar qué tiee e comú: a) Los elemetos de u grupo de la tabla periódica. b) Los elemetos de u mismo periodo. c) Los elemetos de trasició. 3. Idicar el periodo al que perteece u elemeto: a) cuyo último ivel sea 3p. b) cuyo último ivel sea 4d. c) cuyo último ivel sea 5f. 3. Clasificar e orde creciete de eergía de ioizació las especies: Li, Li +, Na y Mg Ordear de meor a mayor radio las especies: K +, Ca +, Cl -, S - y Ar. 4 Departameto de Física y Química. IS MANUL RINA.

25 34. Por qué el N puede elazarse sólo co tres átomos mietras el P, que está e su mismo grupo, puede hacerlo hasta co cico? 35. Por qué los úicos metales de trasició que forma compuestos estables co estado de oxidació + so el Cu, Ag y Au? 36. l K es u elemeto co Z=9 y A=39. stablecer la costitució del úcleo, la cofiguració electróica y las pricipales propiedades. 37. Idicar para cada uo de los siguietes pares de ioes, cual es de mayor radio: Na + /Mg + ; Se - /Br - ; Cu + /Z + y O - /Cl Ordear los siguietes elemetos segú su eergía de ioizació: F, Na,Cs,C,Al,Ne. 39. xplicar razoadamete los siguietes hechos experimetales: a) Para el Al la diferecia eergética es mucho más acusada etre el tercer y cuarto potecial de ioizació que etre el segudo y tercero. b) La primera afiidad electróica del flúor es superior a la del oxigeo, si embargo, e la seguda ocurre al cotrario. 40. Ordear por electroegatividad y tamaño los elemetos de Z,4,35 y 4 4. Idica el grupo y el periodo al que perteece los elemetos de º atómicos siguietes: 3, 9, 5, 7, 38, 56 y Ordea los siguietes elemetos: Na, Al, Si, Mg, P y Cl segú: a) Su poder reductor b) Su volume atómico c) Su carácter metálico d) Su potecial de ioizació. 43. cada ua de las siguietes parejas: Li y B ; Na y Cs ; Si y Cl ; C y O ; Sr y Se. Idicar cuales de los dos elemetos tedrá: Mayor volume atómico b) Mayor eergía de ioizació c) Mayor afiidad electróica d) Mayor carácter metálico e) Mayor electroegatividad 44. Dispoemos de cuatro elemetos: A, B, C y D ; de úmeros atómicos 3, 9, 0 y 40, de los que: a) A es u metal de trasició de º oxidació +4. b) B es u elemeto muy ierte. c) DC es u compuesto ióico. d) C es u gas. 45. Señalar etre la pareja de elemetos que se señala, el que tega: a) Mayor radio atómico: Na o Mg. b) Mayor eergía de ioizació: Mg o Al. c) Mayor electroegatividad: Si o S. d) Mayor caracter metálico: Na o Al. 46. A lo largo de u periodo: a) Las propiedades de los elemetos so semejates b) l tamaño de los átomos va aumetado progresivamete c) La electroegatividad va aumetado progresivamete. d) l puto de ebullició se matiee casi costate. 5