Docente: Raquel Villafrades Torres. Química General

Transcripción

1 Propiedades Periódicas Docente: Raquel Villafrades Torres Química General UPB

2 Introducción Las propiedades periódicas son aquellas que varían de forma regular por la posición que ocupan los elementos en la tabla periódica. Para comprender las propiedades periódicas es necesario introducir el concepto de carga nuclear efectiva.

3 Carga nuclear efectiva Carga nuclear efectiva (Z efectiva )esla cargapositiva que siente un electrón. Z efectiva = Z - σ (σ = constante de apantallamiento) Z efectiva Z número de electrones internos En otras palabras, la carga nuclear efectiva (Z efectiva )esla fuerza de atracción que ejerce el núcleo sobre los electrones externos.

4 Carga nuclear efectiva Calculemos lemos la carga nuclear efectiva de algunos elementos del período dos Z efectiva Z número de electrones internos 3Li 1s 2 2s 1 Z efectiva 3-2 = +1 5B 1s 2 2s 2 2p 1 Z efectiva 5-2 = +3 7N 1s 2 2s 2 2p 3 Z efectiva 7-2 = +5 9F 1s 2 2s 2 2p 5 Z efectiva 9-2 = +7

5 Carga nuclear efectiva (Z efectiva ) c o n s t a n t e incrementando Z efectiva A lo largo de unmismo período, la carga nuclear efectiva aumenta de izquierda a derecha A lo largo de un mismo grupo, la carga nuclear efectiva permanece aproximadamente constante

6 Carga nuclear efectiva y efecto pantalla A qué se debe esta variación c o n s t a n t e incrementando Z efectiva Existe un fenómeno denominado efecto pantalla, dichoefecto consiste en el apantallamiento o protección que le brindan los electrones internos a los externos de la fuerza de atracción del núcleo.

7 Carga nuclear efectiva y efecto pantalla Efecto pantalla: apantallamiento o protección que le brindan los electrones internos a los externos de la fuerza de atracción del núcleo. 3Li 1s 2 2s 1 Z efectiva 3-2 = +1 Dos electrones Internos Para el Li, dos electrones internos protegen muy bien a un solo electrón externo: Buen efecto pantalla Baja carga nuclear Núcleo del Litio Un electrón externo 9F 1s 2 2s 2 2p 5 Z efectiva 9-2 = +7 Para el Flúor, dos electrones internos deben proteger a siete electrones externos: Bajo efecto pantalla Alta carga nuclear

8 Primera propiedad periódica: Radio atómico (a) En los metales (Fe), el radio atómico se define como la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos adyacentes. (b) Para el caso de moléculas diatómicas (Cl 2 ), el radio atómico se define como la mitad de la distancia entre los centros de los dos átomos que constituyen la molécula.

9 Y como varía el radio atómico? incrementando el radio atómico atómico o el radio a ementando incre

10 A que se debe esta variación en el radio atómico? A lo largo de un mismo periodo, el radio atómico aumenta de derecha a izquierda como consecuencia de la disminución en la carga nuclear, o sea, de la disminución en la fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones externos. A lo largo de un mismo grupo, el radio atómico aumenta de arriba hacia abajo como consecuencia del incremento en el numero cuántico principal, factor que contribuye en el incremento del tamaño del orbital y de la distancia entre el núcleo y los electrones externos.

11 A que se debe la variación en el radio atómico? A continuación se muestra la relación entre la carga nuclear y el radio atómico en cuatro elementos del tercer período Z e - internos Z efectiva Radio (pm) Na Mg Al Si

12 Qué pasa cuando el átomo gana o pierde electrones? Cuanto un átomo pierde electrones se convierte en un catión,, veamos: 11Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na 11Na + 1s 2 2s 2 2p 6 Na + El catión siempre es más pequeño que el átomo a partir del cual se formó debido a la disminución en el numero cuántico co principal cpa en su configuración electrónica (desaparición de un nivel de energía)

13 Qué pasa cuando el átomo gana o pierde electrones? Cuanto un átomo gana electrones se convierte en un anión, veamos: 9F 1s 2 2s 2 2p 5 F 9F - 1s 2 2s 2 2p 6 F - 9 El anión siempre es más grande que el átomo a partir del cual se formó debido a la incorporación de electrones en el ultimo subnivel, fenómeno que ocasiona la expansión de la nube electrónica al aumentar las fuerzas de repulsión entre e -

14 Comparación de radios atómicos con radios iónicos

15 Radios de iones (en pm) de elementos familiares

16 2. Energía de Ionización La energía de ionización es la energía mínima (kj/mol) requerida para remover un electrón de un átomo gaseoso en su estado natural. I 1 + X (g) X + (g) + e - I 1 primera energía de ionización I 2 + X + (g) X 2 + (g) + e - I 2 segunda energía de ionización I X (g) X (g) e I 3 tercera energía de ionización I 1 < I 2 < I 3

17 Energías de ionización de los primeros 20 elementos

18 Y como varía la energía de ionización? Al incrementar la primera energía de ionización Al increment tar la primera energía de ionización

19 A que se debe esta variación en la energía de ionización? A lo largo de un mismo periodo, la energía de ionización aumenta de izquierda a derecha como consecuencia de la disminución en el tamaño de los átomos, o sea, entre mas pequeño sea un átomo mas difícil será removerle un electrón. A lo largo de un mismo grupo, la energía de ionización aumenta de abajo hacia arriba, ya que los electrones externos de los átomos ubicados en los primeros periodos se encuentran más cerca al núcleo que los electrones de elementos ubicados en periodos superiores. La cercanía al núcleo dificulta la remoción de los electrones.

20 Excepciones a las tendencias generales en la energía de ionización Las configuraciones electrónicas terminadas en s 2,p 3,p 6,d 5,d 10 son simétricas y corresponden a elementos estables, lo que les confiere una alta energía de ionización. Las excepciones mas notables se presentan entre los tres primeros elementos de los grupos IIA y IIIA y de igual forma entre los tres primeros elementos de los grupos VA y VIA

21 Variación de la primera energía de ionización con el número atómico Lleno n=1 Lleno n=2 Los elementos de la tabla periódica con mas altas energías de ionizacióni ió son los gases nobles. Lleno n=3 Lleno n=4 Lleno n=5

22 3. Afinidad electrónica La afinidad id d electrónica mide la facilidad d con que un átomo recibe un electrón Cuanto más estable se hace un átomo al recibir un electrón, mayor es su afinidad electrónica. Los halógenos o elementos del grupo VIIA son los que presentan las afinidades id d electrónicas más altas (másá positivas) de toda la tabla periódica. X + 1e - X -

23 3. Afinidad electrónica Cuando noes favorable energéticamente t recibir un electrón, la afinidad electrónica es NEGATIVA*. Por ejemplo, la adición de un electrón a un gas noble requeriría que el electrón residiera en una nueva subcapa de mayor energía, un caso similar se presenta en el Be y el Mg. 10Ne 1s 2 2s 2 2p 6 10Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 * Nota: Dependiendo del texto en el que usted consulte, la afinidad electrónica se expresa de forma positiva o negativa cuando el proceso no es favorable. En nuestro caso seguiremos la convención propuesta en el texto Química, Raymond Chang.

24 Afinidades electrónicas (kj/mol) de algunos elementos representativos y de los gases nobles

25 4. Electronegatividad La electronegatividad puede considerarse una propiedad periódica, CONSULTAR EN QUE CONSISTE

26 5. Carácter metálico Representa la capacidad de un elemento para exhibir Representa la capacidad de un elemento para exhibir propiedades de metal (lustre, maleabilidad, ductilidad, buena conductividad eléctrica y térmica).

27 5. Características de los metales Aparte de las propiedades previamente mencionadas para los metales, se debe tener en cuenta que: * Los metales tienen radios atómicos elevados * Tienen bajas energías de ionización, es decir, se les pueden remover electrones con mucha facilidad. d En la tabla se muestran algunos cationes comunes para los metales (Color celeste).

28 5. Características de los metales * Tienen bajas afinidades electrónicas, no se les facilita recibir electrones. Por el contrario, los NO METALES: Tienen radios atómicos pequeños como consecuencia de la fuerte atracción que ejerce el núcleo sobre sus electrones externos (alta carga nuclear) Poseen altas energías de ionización, es muy complicado removerles un electrón P fi id d l t ó i l d ib fá il t Poseen afinidades electrónicas elevadas, reciben fácilmente electrones

29 Características de los NO METALES

30 GRACIAS POR SU ATENCION