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Conceptos previos Conceptos previos Document Transcript

  • CONCEPTOS PREVIOS¿Qué son?Son propiedades que presentan los elementos químicos y que se repiten secuencialmente en latabla periódica. Por la colocación en la misma de un elemento, podemos deducir que valorespresentan dichas propiedades así como su comportamiento químico.Su estudio en la tablaTal y como hemos dicho, vamos a encontrar una periodicidad de esas propiedades en la tabla. estosupone, por ejemplo, que la variación de una de ellas en los grupos va a responder a una reglageneral. Esto nos permite, al conocer estas reglas de variación, cual va a ser el comportamientoquímico de un elemento, ya que dicho comportamiento, depende en gran manera, de suspropiedades periódicas.Principales propiedades periódicasHay un gran número de propiedades periódicas. Entre las más importantes destacaríamos:- Estructura electrónica: distribución de los electrones en los orbitales del átomo- Potencial de ionización: energía necesaria para arrancarle un electrón.- Electronegatividad: mide la tendencia para atraer electrones.- Afinidad electrónica: energía liberada al captar un electrón.- Carácter metálico: define su comportamiento metálico o no metálico.- Valencia iónica: número de electrones que necesita ganar o perder para el octete.Otras propiedades periódicasPodemos enumerar - Volumen atómico - Radio iónico - Radio atómico - Densidad - Calor específico - Calor de vaporización - Punto de ebullición - Punto de fusión - Valencia covalente - Carácter oxidante o reductor
  • La configuración electrónica Diagrama que indica el orden de llenado de los niveles energéticos deun átomoLos electrones están distribuidos en cada átomo en niveles o capas de energía. Los elementos deun mismo período tienen todos el mismo número de niveles electrónicos (completos o no), y estenúmero coincide con el número del período. El número máximo de electrones que caben en unnivel es 2n2, siendo n el número de nivel.Cada nivel o capa de energía puede tener uno o más subniveles con distinto número deelectrones.Los subniveles de tipo s pueden tener uno o dos electrones; los subniveles de tipo p, de uno a seiselectrones, y los subniveles de tipo d, de uno a diez electrones. También puede haber subnivelesde tipo f que pueden tener de uno a catorce electrones, para capas o niveles superiores a tres.
  • Energía de ionización Sublimación de yodo molecular. ¿Cómo será la energía de ionizacióndel yodo comparada con la del cloro?La energía de ionización se suele medir en electronvoltios. El electronvoltio (eV) es la energíaque tiene un electrón sometido a la diferencia de potencial...Se llama energía (o potencial) de ionización a la energía necesaria para separar totalmente elelectrón más externo del átomo en estado gaseoso, convirtiéndolo en un ion positivo o catión.Como es lógico, cuanto menor sea su valor, tanto más fácil será conseguir que un átomo pierdaun electrón.Así, para un átomo X, el proceso será:X + Ei ⇒ X+ + e-donde e- es el electrón extraido.En el sistema periódico, la energía de ionización aumenta dentro de un grupo de abajo hacia arriba, porquecuanto más cerca del nucleo esté el electrón que se quiere separar, tanto más atraido estará por aquel. Estohace, por ejemplo, que la energía de ionización del Cs, situado al final del segundo grupo, sea 1,4 veces máspequeña que la del Li, situado por el principio de ese mismo grupo (elementos alcalinos).En un periodo, el análisis de la variación de la energía de ionización es más complicado. En general, podemosdecir que aumenta de izquierda a derecha.
  • Afinidad electrónica Formación de ionesSe llama afinidad electrónica, AE (o electroafinidad), a la energía que libera un átomo enestado gaseoso cuando capta un electrón y se transforma en un ion con carga -1, también enestado gaseoso.Si un átomo tiene baja energía de ionización, cede con facilidad un electrón (no tiende aganarlo); por ello, su afinidad electrónica será baja. Cuando un átomo tiene alta su energía deionización, no tiene tendencia a perder electrones y sí a ganarlos. La afinidad electrónica varíaen el sistema periódico igual que la energía de ionización.
  • Electronegatividad Aumento de la electronegatividad en la tabla periódicaLa electronegatividad es una propiedad de los átomos que relaciona las magnitudes anteriores yque tiene un gran interés desde el punto de vista químico.Se dice que un elemento es muy electronegativo cuando la energía de ionización y la afinidadelectrónica son altas.En general, la electronegatividad varía periódicamente, de forma que los elementos situados másarriba y a la derecha del sistema periódico son los más electronegativos y los situados más haciaabajo y a la izquierda son los menos electronegativos. El elemento más electronegativo (más nometálico) es el flúor, seguido del oxígeno y del cloro. El menos electronegativo (más metálico) esel cesio. Los gases nobles son muy inertes, no se habla de electronegatividad de estos elementos.La electronegatividad se define como la tendencia que tienen los átomos para captarelectrones.
  • Volumen atómico Volumen atómicoEl volumen atómico fue definido por Meyer como el espacio que ocupa el átomo de un elemento,y lo calculó dividiendo la masa atómica del elemento entre su densidad. Pero como un mismoelemento químico puede presentar varias estructuras sólidas diferentes, tendrá varios volúmenesatómicos, según la definición de Meyer; de ahí que se caracterice ahora el tamaño de los átomosmediante el radio atómico, calculado en función de las distancias a que se sitúan los átomoscuando forman enlaces para unirse entre sí.El radio atómico da una idea del volumen atómico y se mide en nanómetros, nm (1 nm = 10 -9 m).La variación del volumen atómico de los elementos es paralela a la de los radios atómicos, y enun grupo del sistema periódico va creciendo a medida que aumenta su número atómico. En unperíodo, el análisis de la variación resulta más complejo.
  • Carácter metálico Carácter metálicoLos sentidos de las flechas indican el crecimiento del carácter metálico dentro de la tabla periódica.Un elemento se considera metal desde un punto de vista electrónico cuando cede fácilmenteelectrones y no tiene tendencia a ganarlos; es decir, los metales son muy poco electronegativos.Un no metal es todo elemento que difícilmente cede electrones y sí tiene tendencia a ganarlos;es muy electronegativo.Los gases nobles no tienen ni carácter metálico ni no metálico.La línea quebrada que empieza en el boro (B) y termina en el astato (At) marca la separaciónentre los metales, que se encuentran por debajo de ella, y los no metales, que se sitúan en laparte superior (ver tabla periódica ).Los semimetales son los elementos que no tienen muy definido su carácter metálico o nometálico y se sitúan bordeando esta línea divisoria.
  • Número de oxidación Átomo neutro e ion positivoLa capacidad de combinación o valencia de los elementos se concreta en el número de oxidación.El número de oxidación de un elemento es el número de electrones que gana,cede o comparte cuando se une con otro u otros elementos. Puede ser positivo, negativo o nulo.Es interesante observar que, ocasionalmente, un mismo elemento puede actuar con distintosnúmeros de oxidación según el compuesto del que forme parte.El número de oxidación está íntimamente relacionado con la configuración electrónica. Por tanto,es razonable la periodicidad que se observa en el número de oxidación de los elementos. En elsistema periódico se puede resumir:En un mismo grupo, los elementos suelen presentar números de oxidación comunes.El número de oxidación más alto que presenta un elemento coincide con el número del grupo al que pertenece(desde 1 hasta 7).Por ejemplo:Los elementos del grupo 1 (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) tienen número de oxidación +1.Los elementos del grupo 2 (Be, Mg, Ca, Sr...) tienen número de oxidación +2.Los elementos del grupo 4 (C, Si, Ge, Sn, Pb...) tienen varios números de oxidación, pero el más alto es +4.
  • Regularidades en las propiedades Variación de la reactividad de los elementos en el sistema periódicoLos electrones del último nivel son los responsables de las propiedades de los elementos,fundamentalmente de la reactividad.Los alcalinos son los metales más reactivos. Ceden con muchísima facilidad el electrón solitarioque tienen en su último nivel y se combinan con otros elementos. Los alcalinotérreos son algomenos reactivos, ya que reaccionan cediendo sus dos electrones del último nivel, y esto es máscomplicado.Entre los no metales, los más reactivos son los halógenos, grupo 17, con siete electronesexternos. A continuación, el grupo 16 del oxígeno. Los primeros tienden a captar solo unelectrón, y los segundos, dos.Además de las ya nombradas, hay más propiedades que varían periódicamente. Por ejemplo: lospuntos de fusión, de ebullición y la densidad.