Tendencias Periódicas: Radio Atómico Energía de Ionización Electronegatividad Carácter Metálico Radio Iónico

Transcripción

1 Slide 1 / 88 Tendencias Periódicas: Radio Atómico Energía de Ionización Electronegatividad Carácter Metálico Radio Iónico

2 Slide 2 / 88 Tendencias Periodicas Discutiremos cinco tendencias principales de la tabla periódica: El tamaño de los átomos La energía de ionización La Electronegatividad El carácter metálico El tamaño de los iones Estas cinco tendencias se ven afectadas por los siguientes factores Carga Nuclear Efectiva Ley de Coulomb Protección de los Electrones Internos

3 Slide 3 / 88 Carga Nuclear Efectiva En un átomo con muchos electrones, estos son simultáneamente atraídos hacia el núcleo y a su vez repelidos por otros electrones. Por ejemplo, el Sodio. La carga nuclear que experimenta el electrón, depende de ambos factores.

4 Slide 4 / 88 Carga Nuclear Efectiva La carga nuclear efectiva, Z eff, se encuentra de esta manera, Z eff = Z S Donde Z es el número atómico y S es una constante de apantallamiento, por lo general casi igual al número de electrones internos. En este ejemplo, el electrón externo del Sodio es atraído hacia el núcleo por una carga efectiva (Z ef ) de 1 protón. Moviéndose a través de la tabla periódica, aumenta el Z eff, y por lo tanto aumenta la fuerza de atracción entre los electrones y el núcleo.

5 Slide 5 / 88 1+

6 Slide 6 / 88 2+

7 Slide 7 / 88 3+

8 Slide 8 / 88 4+

9 Slide 9 / 88 5+

10 Slide 10 / 88 6+

11 Slide 11 / 88 7+

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24 Slide 24 / 88 Para los electrones INTERNOS: Z eff = Z nucleos ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones Z eff = Z nucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos) En este caso Z internosr = 1e Z otrosr = Z eff = 1e Hidrógeno 1+ F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) Z eff = e F = ke 2 r 2 r 2

25 Slide 25 / 88 Para los electrones INTERNOS: Z eff = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica. Para los OTROS electrones: Z eff = Z nucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos) En este caso Z internosr = 2e Z otros = Z eff = 2e Helio 2+ F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) Z eff = 2e r 2 F = k2e 2 r 2 Ya que Z eff es mayor, hay una mayor atración entre los electrones y el núcleo r helio < r hidrógeno

26 Para los electrones INTERNOS: Z eff = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Z eff = Z nucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos) Litio r Slide 26 / Z eff = 1 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) Z eff = e F = ke 2 r 2 r 2 En este caso Z interno = 3e Z otrosr = Z nucleo - S = 3e-2e = 1e Ya que los orbitales internos están completos, (r es mayor), y Z eff es menor, hay menos atracción entre los electrones exteriores y el núcleo. r litio > r helio

27 Para los electrones INTERNOS: Z eff = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Z eff = Z nucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos) En este caso Z interor = 4e Z otros = Z nucleo - S = 4e - 2e = 2e Slide 27 / 88 Berilio r 4+ Z eff = 2 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) Z eff = 2e r 2 F = k2e 2 El apantallamiento de los electrones internos es igual que la del litio, pero Z eff es mayor, por lo que los electrones son atraidos mas fuertemente. r berilio < r litio r 2

28 Slide 28 / 88 Boro Para los electrones INTERNOS: Z eff = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Z eff = Z nucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos) 5+ Z eff = 3 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Z eff = 3e F = k3e 2 r 2 En este caso Z internosr = 5e Z otros = Z nucleo - S = 5e - 2e = 3e El apantallamiento de los electrones internos es igual que la del berilio pero Zeff es mayor, por lo que los electrones son atraídos mas fuertemente. r boro < r berilio

29 Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) Slide 29 / 88 Carbono 6+ Z eff = 4 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Z eff = 4e F = k4e 2 r 2 En este caso, Z internos = 6e Z otros = Z nucleo - S = 6e - 2e = 4e El apantallamiento de los electrones internos es igual que al del boro, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraidos mas fuertemente. r carbono < r boro

30 Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) En este caso Z internosr = 7e Z otrosr = Z nucleo - S = 7e - 2e = 5e Slide 30 / 88 Nitrógeno 7+ Z eff = 5 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Z eff = 5e F = k5e 2 El número de electrones internos es igual que la del Carbono, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraidos mas fuertemente. r nitrógeno < r carbono r 2

31 Para los electrones INTERNOS: Zef = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Zeff = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) En este caso Z internos =8e Z otros = Z nucleo - S = 8e - 2e = 6e Slide 31 / 88 Oxígeno 8+ Z eff = 6 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Z eff = 6e F = k6e 2 El número es igual que la del Nitrógeno, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraídos más fuertemente. r oxígeno < r nitrógeno r 2

32 Para los electrones INTERNOS: Z ef = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electrones: Z ef = Z nucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) En este caso, Z internos = 9e Z otros = Z nucleo - S = 9e - 2e = 7e Slide 32 / 88 Flúor 9+ Z eff = 7 F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Z eff = 7e F = k7e 2 El número de electrones internos es igual que la del Oxígeno, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraidos más fuertemente. r fluor < r oxígeno r 2

33 Para los electrones INTERNOS: Z ef = Z nucleo ; A mas protones, mayor atracción eléctrica Slide 33 / 88 Neón F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Para los OTROS electrones: Z ef = Z nucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) En este caso Z internosr = 10e Z otrosr = Z núcleo - S = 10e - 2e = 8e 10+ Z eff = 8 Z eff = 8e F = k8e 2 El número de electrones internos es igual que la del Flúor, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraídos más fuertemente. r neón < r flúor r 2

34 Para los electrones INTERNOS: Zef = Znúcleo; A más protones, mayor atracción eléctrica Slide 34 / 88 Sodio F = kq 1 q 2 r 2 F = k(z eff )(e) r 2 Para los OTROS electrones: Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) En este caso, Z internos = 11e Z otros = Z núcleo - S = 11e - 10e = 1e 11+ Z eff = 1 Los electrones de pantalla pueden ser entre 2 y 10 ; Z núcleo es grande pero Z eff es mucho más pequeño Z eff = e F = ke 2 "r" es mucho mayor debido a que "n" pasa de 2 a 3, los electrones internos son atraidos fuertemente, pero los otros electrones lo hacen más libremente, entonces r sodio > r neón r 2

35 Slide 35 / 88 Carga Nuclear Efectiva Para cualquier átomo dado, los electrones mas cercanos al núcleo experimentan una mayor carga nuclear efectiva (tienen una menor protección). Los electrones mas alejados del núcleo experimentan, la menor carga nuclear efectiva, (tienen menor protección). A medida que se avanza a traves de la tabla periódica, (de izquierda a derecha), la carga nuclear efectiva que siente el electrón aumenta

36 Slide 36 / 88 Radio Atómico En general, si nos movemos de izquierda a derecha a través de la tabla periódica, los átomos tienen radios más pequeños Si nos movemos de arriba hacia abajo,de una fila a otra, el radio aumenta El Helio tiene el radio mas pequeño El Francio tiene el radio mas grande

37 Slide 37 / 88 Resumen de las Tendencias del Radio Atómico A traves de un período el radio atómico disminuye de izquierda a derecha y la carga nuclear efectiva aumenta. Por lo tanto la fuerza de atracción entre el núcleo y un electrón externo se hace mas fuerte. los electrones externos tiran con mas fuerza, por lo tanto el radio se hace mas pequeño. El tamaño de la pantalla se mantiene igual a través de un período determinado Haga click aquí para ver una animación

38 Slide 38 / 88 Resumen de las Tendencias del Radio Atómico El radio atómico se incrementa a medida que se desciende por el grupo. El tamaño de cada nivel se incrementa significativamente. Los electrones externos están ubicados más lejos del núcleo a medida que aumenta el período. Según la ley de Coulomb si el radio aumenta la fuerza decrece. De manera que la fuerza eléctrica entre el núcleo y los electrones externos es mucho más débil- La repulsión entre los electrones se incrementa a medida que aumenta el número atómico.

39 Slide 39 / 88 1 La carga nuclear efectiva que actua sobre un electrón es mayor que la carga nuclear real. Verdadero Falso

40 Slide 40 / 88 2 Un átomo de selenio tiene 34 electrones. Los electrones en el subnivel experimentan la carga nuclear efectiva mas baja charge. A B C D E F 1s 3p 3d 4p 5p No sé como responder esto

41 Slide 41 / 88 3 En qué orbital de un electrón en un átomo de Arsénico (As) se experimenta el mayor apantallamiento? A B C D E F 2p 4p 3p 3s 1s No sé como responder esto

42 Slide 42 / 88 4 En qué orbital de un electrón de un átomo de Calcio se experimenta la mayor carga nuclear efectiva? A B C D 1s 2s 2p 3s E F 3p No sé como responder esto.

43 Slide 43 / 88 5 El radio atómico generalmente aumenta cuando nos movemos. A B C D E F Hacia abajo por un grupo y de derecha a izquierda a través de un período Hacia arriba por un grupo y de izquierda a derecha a través de un período Hacia abajo por un grupo y de izquierda a derecha a través de un período Hacia arriba por un grupo y de derecha a izquierda a través de un período Hacia abajo en un grupo; la posición en un período no influye No sé como responder esto.

44 Slide 44 / 88 6 Cuál de los siguientes átomos tiene el radio más pequeño? A B C D E F O F S Cl B No sé como responder esto..

45 Slide 45 / 88 Iones Cuando un átomo neutro gana o pierde electrones, se transforma en un ión. Todo átomo que pierde electrones se transforma en un ión positivo : Na Na + + e - sodio neutro electrón ión sodio Todo átomo que gana electrones se transforma en un ión negativo : F + e - F - fluor neutro fluor ión (fluor)

46 Slide 46 / 88 Iones Los Cationes son positivos y estan formados por elementos a la izquierda de la tabla periódica. Los Aniones son negativos y estan formados por elementos a la derecha de la tabla periódica.

47 Slide 47 / 88 Formación de iones y Regla del Octeto Los átomos tienden a tener completa los niveles exteriores de electrones (Recuerde la estabilidad). Un nivel exterior completo tendrá: 2 electrones en el subnivel s y 6 electrones en el subnivel p La configuración será: ( s 2 p 6 ) Los átomos tienden a tener un total de 8 electrones - Regla del Octeto 8 Electrones de Valencia forman un octeto (Esta es la configuración electrónica de un Gas Noble)

48 Slide 48 / 88 Electrones de Valencia Los electrones más externos en un átomo se llaman electrones de valencia Número de electrones de valencia en átomos neutros

49 Slide 49 / 88 7 Cuál de los iones mostrados abajo, tienen la configuraciónelectrónica de un gas noble? A Li 2+ B Be 2+ C B 2+ D C 2+ E N 2- F No sé como responder esto.

50 Slide 50 / 88 Energía de Ionización La energía de ionización es la cantidad de energía requerida para remover un electrón desde su estado fundamental de un átomo gaseoso o un ión. La primera energía de ionización es la energía necesaria para remover el primer electrón. Ca Ca + + e - La segunda energía de ionización es la energía necesaria para remover el segundo electrón Ca + Ca 2+ + e -

51 Slide 51 / 88 Tendencias en las Primeras Energías de Ionización A medida que se desciende en una columna, se necesita menos energía para remover el primer electrón. Ionization Energy (kj/mol) Increasing ionization energy Increasing ionization energy Para los átomos de un mismo grupo, Z eff es esencialmente la misma, pero los electrones de valencia están mas lejos del núcleo, "r" aumenta, por lo que es mas facil quitar el electrón más externo

52 Slide 52 / 88 Tendencia en la Primera Energía de Ionización Generalmente, a medida que uno avanza a través de una fila, es más difícil mover un electrón. A medida que avanzamos de izquierda a derecha, aumenta Z eff por lo que es más difícil de eliminar un electrón Ionization Energy (kj/mol) Increasing ionization energy Increasing ionization energy Haga click aquí para una animación sobre energía de ionización

53 Slide 53 / 88 Tendencia en las Primera Energía de Ionización Sin embargo, hay dos discontinuidades evidentes en esta tendencia.

54 Slide 54 / 88 Discontinuidad N 1 La primera se encuentra entre los grupos 2 y 3. En este caso el electrón es removido de un orbital p 1 en lugar de un orbital s. El electrón es removido más lejos del núcleo, hay una pequeña repulsión en los electrones s, y el átomo gana estabilidad por tener un subnivel completo.

55 Slide 55 / 88 Discontinuidad N 2 La segunda se encuentra entre los grupos 15 y 16. El electrón eliminado proviene del doblemente ocupado orbital p. El átomo gana estabilidad por tener un solo electrón en el orbital p.

56 Slide 56 / 88 Resumen de las Tendencias en la Energía de Ionización La Energía de Ionización aumenta de izquierda a derecha a través de un período Agregando un protón y un electrón, se incrementan q 1 y q 2 en la Ley de Coulomb. La fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones externos se fortalece. Se necesita más energía para remover los electrones externos.

57 Slide 57 / 88 Resumen de las Tendencias en la Energía de Ionización La Energía de Ionización disminuye bajando a través de un grupo El tamaño de los orbitales aumenta significativamente. La distancia entre el núcleo y los electrones externos aumenta, entonces la fuerza de atracción entre ellos es menor. Hay más apantallamiento por los electrones internos a medida que se desciende en un grupo, y una mayor repulsión entre electrones cuando el número atómico aumenta.

58 Slide 58 / 88 Energía de Ionización Se requiere mas energía para mover cada electrón sucesivo. por ejemplo: la segunda energía de ionización es mayor que la primera la tercer energía de ionización es mayor que la segunda, etc. Cuando todos los electrones de valencia se han removido la energía de ionización da un salto enorme.

59 Slide 59 / 88 8 Cuál gas noble tiene la energía de ionización más baja? De el número atómico.

60 Slide 60 / 88 9 De los siguientes átomos Cuál tiene la primera energía de ionización más grande? A B C D E F Br O C P I No sé como responder esto.

61 Slide 61 / 88 [*] 10 De los siguientes elementos Cuál tiene la primera energía de ionización más grande? A B C D E Na Al Se Cl Br F No sé como responder esto..

62 Slide 62 / De los elementos mostrados abajo, el tiene la primera energía de ionización más grande? A B C D E F Li K Rb Na H No sé como responder esto.

63 Slide 63 / 88 Electronegatividad Recordemos qe los átomos ganan estabilidad cuando tienen los orbitales completos. El Flúor tiene 7 electrones de valencia. El Neón tiene 8 electrones de valencia Un átomo de flúor podría ser mucho mas estable si gana un electrón y se transforma en el ión fluoruro, (con la misma configuración electrónica que el Neón). Los átomos de flúor "parecen" adquirir electrones.

64 Slide 64 / 88 Tendencias de la Electronegatividad La Electronegatividad es una medida de la capacidad de los átomos de una molécula para atraer electrones hacia si mismos En la tabla periódica aumenta la electronegatividad a medida que avanzas De izquierda a derecha en una fila De abajo hacia arriba en una columna

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66 Slide 66 / La capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones está mejor cuantificado por. A B C D E F paramagnetismo diamagnetismo electronegatividad relación carga - masa del electrón primer potencial de ionización No sé como responder esto.

67 Slide 67 / La Electronegatividad de izquierda a derecha en un periodo y de arriba a abajo en un grupo. A B C D E F Disminuye, aumenta Aumenta, aumenta Aumenta, disminuye Permanece igual, aumenta Aumenta, permanece igual No sé como responder esto

68 Slide 68 / De los átomos de abajo, es el más electronegativo. A Br B C D E F O Cl N F No sé como responder esto

69 Slide 69 / De los átomos mostrados abajo, es el más electronegativo. A B C D E F Si Cl Rb Ca S No sé como responder esto.

70 Slide 70 / 88 [*] 16 De los átomos mostrados abajo, es el menos electronegativo. A B C D E F Rb F Si Cl Ca No sé como responder esto

71 Slide 71 / 88 [*] 17 Cuál de estos elementos tiene la más alta electronegatividad? A B C D E F Si Mg P S Na No sé como responder esto.

72 Slide 72 / 88 Carácter Metálico El caracter metálico de un elemento es la capacidad que tiene de desprenderse libremente de sus electrones externos. Para que un metal conduzca electricidad o calor es necesario que los electrones se muevan libremente a través de él, y no que estén unidos firmemente a un átomo en particular.

73 Slide 73 / 88 Carácter Metálico El Carácter metálico de un elemento es inversamente proporcional a su electronegatividad. En la tabla periódica, el caracter metálico aumenta a medida que avanzas metallic character increases metallic character increases metallic character increases de derecha a izquierda a través de una fila metallic character decreases de arriba hacia abajo en una columna.

74 Slide 74 / 88 Metales, No Metales, y Metaloides Todos los átomos pueden ser clasificados en metales, no metales o metaloides (también llamados semi - metales) Hay 7 semi-metales: Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Telurio, y Astato.

75 Slide 75 / De los elementos mostrados abajo, es el más metálico. A B sodio bario C D E F magnesio calcio cesio No sé como responder esto.

76 Slide 76 / De los elementos mostrados abajo, es el más metálico. A B C D E F Na Mg Al K Ar No sé como responder esto.

77 El Tamaño iónico depende de: Slide 77 / 88 Tamaño de los Iones La carga nuclear. El número de electrones. Los orbitales en los cuales los electrones residen. Pero... Los Cationes son siempre más pequeños que su átomo principal. Los Aniones son siempre más grandes que su átomo principal.

78 Slide 78 / 88 Tamaño de los Cationes Los Cationes son siempre más pequeños que su átomo principal Litio Neutro Li Catión de Litio Li + + electrón libre e -

79 Slide 79 / 88 Tamaño de los Aniones Los Aniones son siempre más grandes que su átomo principal Fluor neutro F + Electrón libre e- Anión Fluoruro F-

80 Slide 80 / 88 Tamaño de los Iones El Tamaño iónico depende de: La carga nuclear. El número de electrones. Los orbitales en los cuales los electrones residen.

81 Slide 81 / 88 Tamaño de los Iones Cationes (en rosa) son mas pequeños que su átomo principal (en gris). El electrón más externo se desprende y se reduce la repulsión entre los electrones. Cuando más electrones se desprenden, el catión se vuelve mas pequeño.

82 Slide 82 / 88 Tamaño de los Iones Los Aniones (en azul) son más grandes que su átomo principal (en gris). Se agregan electrones y las repulsiones entre los electrones se incrementa. A más electrones agregados, el anión se vuelve más grande.

83 Slide 83 / 88 Tamaño de los Iones Los Iones incrementan su tamaño a medida que se avanza por un grupo. Esto se debe al aumento del valor de n (La adición de niveles de energía).

84 Slide 84 / 88 Serie Isoelectrónica En una serie isoelectrónica, los iones tienen el mismo número de electrones. El tamaño de los iones disminuye con el aumento de la carga nuclear. Los siguientes iones son isoelectrónicos con el Neón. Z es la carga nuclear (número atómico) neon Z = 8 Z = 9 Z = 10 Z = 11 Z = 12 Z = 13

85 Slide 85 / es isoeléctronico con el Argón y es isoelectrónico con el Neón. A Cl -, F- B Cl -, Cl + C F+, F- D Ne -, Kr+ E Ne -, Ar + F No sé como responder esto

86 Slide 86 / Cuál de las siguientes es una serie isoelectrónica? A B 5-, Sr 4-, As 3-, Te 2- B F -, Cl -, Br -, I - C S, Cl, Ar, K D Si 2-, P 2-, S 2-, Cl 2- E O 2-, F -, Ne, Na + F No sé como responder esto

87 Slide 87 / Cuál de los siguientes tiene el radio más grande? A B Ar Kr C Br - D Sr 2+ E Rb + F No sé como responder esto.

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