3 clasificación periódica de los elementos

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Tema 3.CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS. PROPIEDADES PERIÓDICAS

Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004

1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS2. CLASES DE ELEMENTOS3. DIMENSIONES ATÓMICAS4. GANANCIA Y CESIÓN DE ELECTRONES5. ELECTRONEGATIVIDAD6. DUREZA Y BLANDURA7. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE VALENCIA. NUMEROS DE

OXIDACIÓN8. EFECTOS RELATIVISTAS

http://www.chemsoc.org/viselements/pages/history.html

http://pubs.acs.org/cen/80th/elements.html

J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004

Precursores...1772 L. B.G. de Morveau Tabla de sustancias "químicamente simples" 1817-29 J.W. Döbereiner Triadas de elementos (Cl, Br, I)

Hacia 1850 se habían identificado 20 triadas 1862 A.E.B. de

Chancourtois Ordenó los elementos en orden creciente de su peso atómico. Tabla helicoidal.

1864 L. Meyer Tabla de valencias de 49 elementos 1864 W. Odling Tabla de 13 columnas que contenia 57 elementos 1865 J. A. R. Newlands Ley de las octavas

H F Cl Co, Ni Br I Pt,Ir

Li Na K Cu Rb Cs Os

G(Be) Mg Ca Zn Sr Ba,V Hg

Bo(B) Al Cr Y Ce, La Ta Tl

C Si Ti In Zr W Pb

N P Mn As Di, Mo Nb Bi

O S Fe Se Ro(Rh), Ru Au Th 1868-9 L. Meyer Curva de volumen atómico y tabla periódica.

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J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/mendeleev.html

1869

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3


1871

http://cator.hsc.edu/~mollusk/ChemArt/mendeleev.html


Propuestas de Mendeleieva. La periodicidad de las propiedades es

inherente a la distribución.b. La distribución se corresponde con las

valencias de los elementos.c. Las características de los elementos quedan

determinadas por el valor de sus pesos atómicos.

d. Los errores en los pesos atómicos pueden corregirse a partir de la posición del elemento en la tabla.

e. Los elementos cuyas propiedades son parecidas, o tienen pesos atómicos parecidos o aumentan regularmente.

Estableció la ley periódica:“Si los elementos se disponen de acuerdo con los pesos atómicos, presentan diferentes propiedades periódicas”

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Comparación de algunas propiedades del Ga y Ge con las propiedades predichas para Eka-Al y Eka-Si

Mendeleev'sPredictions about Eka-Aluminum

ObservedProperties of Ga

Mendeleev'sPredictions aboutEka-Silicon

ObservedProperties of Ge

Atomic Weight about 68 69.7 about 72 72.6

Melting Point low 30°C

Density 5.9 5.94 5.5 5.47

Formula of Oxide EkaAl2O3 Ga2O3 EkaSiO2 GeO2

Formula of ItsChloride Compound

EkaAlCl3 GaCl3 EkaSiCl4 GeCl4

Chemistry ofHydroxide

EkaAl(OH)3 dissolvesin both acids andbases.

Ga(OH)3 dissolvesin both acids andbases.

Boiling Point of ItsChloride Compound

EkaAlCl3 is morevolatile than ZnCl2.

GaCl3 is morevolatile than ZnCl2.

< 100°C 86°C


… y sucesores1894-8 Lord Rayleigh

W. RamsayM.W. Travers

Detectaron y aislaron los gases nobles.(valencia 0)Ar(1895), Kr, Ne y Rn (1895-98)

1913 N. Bohr Explica la tabla periódica en base a lateoría atómica

1913 H.G.J. Moseley Ley periódica1940 E. Macmillan

P. AbelsonSintetizaron el primer transuránido 93Np

1944 G. T. Seaborg Hipótesis de los actínidos

http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/rayleigh0.html

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Moseley

λ =K

Z − σ( )2

E (keV ) = K (Z − 1)2

Moseley's relationbetween wavelengthand atomic number forthe Kα1, Lα1 and Mα1spectral lines (afterGoldstein et al. 1981).

http://www1.physics.ox.ac.uk/History/Moseley.html


Moseley experimenthttp://marr.bsee.swin.edu.au/~dtl/het408/projrad/node5.html

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La Ley Periódica de Moseley establece que las propiedadese físicas y químicas de los elementos son funciones periódicas de sus números atómicos.

http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Moseley-article.html


Grupos: columnas 1-18Periodos: filas 1-7Bloques: s, p, d, f

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Grupos Nombre específico /Nombre tradicional

Elementos Configuraciónelectrónica

Grupos 1, 2, 13-18 Elementos representativos(grupos principales)

Grupos 1 y 2 Elementos del bloque sGrupo 1 Metales alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ns1 (n= 2 -7)Grupo 2 Metales alcalino-térreos Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra ns2 (n= 2 -7)

Grupos 13-18 Elementos del bloque pGrupo13 Elementos del grupo del boro B, Al, Ga, In, Tl ns2 np1 (n= 2 -7)Grupo14 Elementos del grupo del carbono C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq ns2 np2 (n= 2 -7)Grupo15 Pnictógenos N, P, As, Sb, Bi ns2 np3 (n= 2 -7)Grupo16 Calcógenos O, S, Se, Te, Po, Uuh ns2 np4 (n= 2 -7)Grupo17 Halógenos F, Cl, Br, I, At ns2 np5 (n= 2 -7)Grupo18 Gases nobles He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Uuo ns2 np6 (n= 2 -7)

Grupos 3-12 Elementos del bloque dElementos de transiciónPrimera serie de transición Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn 4s2 3d1- 4s2 3d10Segunda serie de transición Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd 5s2 4d1- 5s2 4d10Tercera serie de transición La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg 6s2 5d1- 6s2 5d10Cuarta serie de transición Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Uun, Uuu,

Uub7s2 6d1- 7s2 6d10

Grupos f Lantánidos La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy,Ho, Er, Tm, Yb, Lu

4f1 - 4f14

Actínidos Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk,Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

5f1 - 5f14


Propiedades periódicas

Radio atómico (volumen)Radio iónicoDensidadEnergía de ionizaciónAfinidad electrónicaElectronegatividadPunto de fusiónPunto de ebulliciónPotencial de reducción estándarValencia (número de oxidación)Calores de fusión vaporización y sublimaciónEnergía de enlace

Calor de solvatación de ionesDurezaMaleabilidadCoeficiente de expansiónEspectro ópticoComportamiento magnéticoConductividad térmicaResitencia eléctricaMovilidad iónicaParachorÍndice de refracción Calor de formación de un compuesto dado

Propiedades que dependen de la configuración electrónica

http://dl.clackamas.cc.or.us/ch104-06/periodic.htm

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Dimensiones atómicas.Volumen molar

El volumen ocupado por un átomo o ion depende de su entorno

http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert2.html


Dimensiones atómicas. Radios atómicos

radio covalente radio metálicoradios iónicosda información del tamaño de un átomo que ha perdido o ganado electrones de valencia.

la mitad de la distancia experimental entre los núcleos de átomos vecinos del sólido.

Radio de van der Waals:la mitad de la distancia internuclearentre dos átomos iguales de moléculas adyacentes. El radio depende de la compresión a que el átomo esté sometido.

la mitad de la distancia entre el núcleo de dos átomos iguales que están formando un enlace covalente simple.

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Dimensiones atómicas. Radios atómicos



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18H37

He32

Li134122

Be12589

B9080

C77

N75

O73

F71

Ne69

Na154157

Mg145136

Al130125

S i118117

P110110

S102104

Cl99

Ar97

K196202

Ca

174

Sc

144

Ti136132

V

122

Cr

119

Mn139118

Fe125117

Co126116

Ni121115

Cu135118

Zn120121

Ga120125

Ge122124

As122121

Se117117

Br114

Kr110

Rb

216

S r

191

Y

162

Zr148145

Nb

134

Mo

130

Tc

127

Ru133125

Rh132125

P d131128

Ag152134

Cd148138

In144132

S n140142

Sb143139

Te135137

I133

Xe130

Cs

235

Ba

198

La

169

Hf

144

Ta

134

W

130

Re

128

Os133126

Ir132126

P t131129

Au140134

Hg148139

Tl147144

P b146150

Bi146151

Po At Rn145

Fr Ra Ac Rf Db S g Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo

4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe

165

Pr

164

Nd

164

Pm

163

S m

162

Eu

185

Gd

162

Tb

161

Dy

160

Ho

158

Er

158

Tm

158

Yb

170

Lu

156Th

165

Pa U

143

Np P u Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Fuentes: Radios covalentes (primera fila) se han obtenido de Huheey. Radios metálicos de enlace sencillo (segunda fila) Ball & Norvury, Physical Data for Inorganic Chemists, Longman, London, 1974.

Apéndice A. Radios covalentes y metálicos de enlace sencillo de los elementos

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Apéndice B. Radios iónicos de Shannon-Prewitt (pm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 H He2 Li

+1 90Be

+2 59B

+3 41C

+4 30N

+5 27O F Ne

3 Na+1 116

Mg+2 86

Al+3 67

Si+4 54

P+5 52

S+6 43

Cl+7 41

Ar

4 K+1 152

Ca+2 114

Sc+3 88

Ti+2 100+3 81+4 74

V+2 93+3 78+4 72+5 68

Cr+2 94+3 75+4 69+6 58

Mn+2 97+3 78+4 67+7 60

Fe+2 92+3 78+4 72

Co+2 88+3 75+4 67

Ni+2 83+3 74

Cu+1 91+2 87

Zn+2 88

Ga+3 76

Ge+2 87+4 67

As+3 72+5 60

Se+4 64+6 56

Br+7 53

Kr

5 Rb+1 166

Sr+2 132

Y+3 104

Zr+4 86

Nb+3 86+4 82+5 78

Mo+4 79+5 75+6 73

Tc+4 78+5 74+7 70

Ru+3 82+4 76+5 70

Rh+3 80+4 74+5 69

Pd+2 100+4 75

Ag+1 129+2 108+3 89

Cd+2 109

In+3 94

Sn+4 83

Sb+3 90+5 74

Te+4 111+6 70

I+5 109+7 69

Xe

6 Cs+1 181

Ba+2 149

La+3 117

Hf+4 85

Ta+3 86+4 82+5 78

W+4 80+5 76+6 74

Re+4 77+5 72+7 67

Os+4 77+5 71+7 66

Ir+3 82+4 76+5 71

Pt+2 100+4 75

Au+1 151+3 99

Hg+2 116

Tl+1 164+3 102

Pb+2 133+4 91

Bi+3 117+5 90

Po+4 108+6 81

At+7 76

Rn

7 Fr+1 194

Ra Ac+3 126

Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo

Ln Ce+3 115+4 101

Pr+3 113+4 99

Nd+3 112

Pm+3 111

Sm+3 110

Eu+2 131+3 109

Gd+3 108

Tb+3 106+4 90

Dy++2 121+3 105

Ho+3 104

Er+3 103

Tm+2 117+3 102

Yb+2 116+3 101

Lu+3 100

An Th+4 108

Pa+3 118+4 104+5 92

U+3 116+4 103+5 90+6 87

Np+3 115+4 101+5 89+6 86+7 85

Pu+3 114+4 100+5 88+6 85

Am+3 111+4 99

Cm+3 111+4 99

Bk+3 110+4 97

Cf+3 109+4 96

Es Fm Md No+2 124

Lr


Apéndice C. Potencial de ionizaciónPrimer potencial de ionización: Es la energía mínima requerida para arrancar un electrón de un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental.E(g) → E+ (g) + e- ∆HI

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He

Ne

Ar KrXe Rn

Potencial de ionización



Apéndice D. Afinidades electrónicas de los elementos (eV)

Es la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental acepta un electrón para formar un ion gaseoso negativo.E(g) + e- → E− (g) ∆HAE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18H0.754

He−0.5

Li0.618

Be−0.19

B0.28

C1.26

N0.07

O1.461−8.75

F3.399

Ne(−0.3)

Na0.548

Mg−0.22

Al0.46

Si1.38

P0.747

S2.077−5.51

Cl3.617

Ar(−0.36)

K0.502

Ca−1.93

Sc0.19

Ti0.07

V0.53

Cr0.66

Mn< 0

Fe0.16

Co0.66

Ni1.62

Cu1.23

Zn0.1

Ga0.3

Ge1.2

As0.80

Se2.021−4.35

Br3.365

Kr(−0.40)

Rb0.486

Sr−1.51

Y0.30

Zr0.43

Nb0.89

Mo0.75

Tc1.0

Ru1.05

Rh1.14

Pd0.56

Ag1.303

Cd−1.31

In0.3

Sn1.2

Sb1.05

Te1.971

I2.686

Xe(−0.42)

Cs0.472

Ba−0.48

La0.5

Hf0

Ta0.14

W0.81

Re0.2

Os1.1

Ir1.56

Pt2.128

Au2.309

Hg−0.19

Tl0.21

Pb0.36

Bi0.95

Po(1.8)

At2.90

Rn(−0.42)

Fr(0.456)

Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uuq Uuh Uuo

4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe² 0.5

Pr² 0.5

Nd² 0.5

Pm² 0.5

Sm² 0.5

Eu² 0.5

Gd² 0.5

Tb² 0.5

Dy Ho² 0.5

Er² 0.5

Tm² 0.5

Yb² 0.5

Lu² 0.5

Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.

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Afinidad electrónica

F Cl BrI At

Au


ElectronegatividadPauling Es una medida de la tendencia de un átomo en una molécula a

atraer los electrones hacia si.

Mulliken (absoluta) Es el valor promedio de la primera energía de ionización y la afinidad electrónica del átomo.

Allred-Rochow Es la fuerza electrostática que ejerce el núcleo sobre los electrones de valencia.

D(AB) = 12

D(AA) + D(BB)[ ]+ ∆AB

energía de enlace heteropolar

∆AB = 96.48(χA − χB )2

χM = 12

∆HI + ∆HAE( )

χAR = 3590 Z * -0.35rcov

2 + 0.744

χA − χB = 0.102 ∆AB

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Apéndice E. Electronegatividades de Pauling, Allred-Rochow y absoluta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18I II III IV II II II II II II I II III IV III II I 0

H2.20

7.18

He

(12.3)Li0.980.972.85

Be1.571.474.9

B2.042.014.29

C2.552.506.27

N3.043.077.30

O3.443.507.54

F3.984.1010.41

Ne

(10.6)Na0.931.012.85

Mg1.311.233.75

Al1.611.473.23

Si1.901.744.77

P2.192.065.62

S2.582.446.22

Cl3.162.838.30

Ar

(7.70)K0.820.912.42

Ca1.001.042.2

Sc1.361.203.34

Ti1.541.323.45

V1.631.453.6

Cr1.661.563.72

Mn1.551.663.72

Fe1.831.644.06

Co1.881.704.3

Ni1.911.754.40

Cu1.901.754.48

Zn1.651.664.45

Ga1.811.823.2

Ge2.012.024.6

As2.182.205.3

Se2.552.485.89

Br2.962.747.59

Kr

(6.8)Rb0.820.892.34

Sr0.950.992.0

Y1.221.113.19

Zr1.331.223.64

Nb1.61.234.0

Mo2.161.303.90

Tc1.91.363.91

Ru2.21.434.5

Rh2.281.454.30

Pd2.201.354.45

Ag1.931.424.44

Cd1.691.464.33

In1.781.493.1

Sn1.961.724.30

Sb2.051.824.85

Te2.12.015.49

I2.662.216.76

Xe2.6

5.85Cs0.790.892.18

Ba0.890.972.4

La1.101.083.1

Hf1.31.233.8

Ta1.51.334.11

W2.361.404.40

Re1.91.464.02

Os2.21.524.90

Ir2.201.555.4

Pt2.281.445.6

Au2.541.425.77

Hg2.001.444.91

Tl2.041.443.2

Pb2.331.553.90

Bi2.021.674.69

Po2.01.765.16

At2.21.966.2

Rn

(5.1)Fr0.70.86

Ra0.890.97

Ac1.11.0

Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo

4f 5f 6f 7f 8f 9f 10f 11f 12f 13f 14f 15f 16f 17fCe1.121.06Š 3.0

Pr1.131.07Š 3.0

Nd1.121.06Š 3.0

Pm

1.06Š 3.0

Sm1.171.07Š 3.1

Eu

1.01Š 3.1

Gd1.201.11Š 3.0

Tb

1.10Š 3.2

Dy1.121.06

Ho1.231.10Š 3.3

Er1.241.11Š 3.4

Tm1.251.11Š 3.4

Yb

1.06Š 3.5

Lu1.271.04Š 3.0

Th1.31.1

Pa1.51.14

U1.381.22

Np1.361.22

Pu1.281.22

Am1.3

Cm1.3

Bk1.3

Cf1.3

Es1.3

Š 3.5

Fm1.3

Md1.3

No1.3

Lr1.3

* Fila superior electronegatividad de Pauling (χP), fila central electronegatividad Allred-Rochow (χAR) y fila inferior electronegatividad absoluta (χABS)Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.


Electronegatividad

F

Cl BrI

At


http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/electroneg.html

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Números de oxidación

1. La suma de los números de oxidación de todos los átomos en una molécula es igual a cero; la suma en un ion es igual a la carga del mismo (el número de oxidación es una propiedad del átomo individual y antes de ser sumado deberá ser multiplicado por el número de átomos de ese elemento presentes en la molécula o ion).

2. El número de oxidación de los elementos de los grupos 1, 2, 3f, 3 y Al es numéricamente igual al número del grupo, (+1, +2, +3, respectivamente).

3. El número de oxidación de los elementos más electronegativos será −1 si el grupo es el 17 (VIIA) y −2 si es el grupo 16 (VIA).

4. El número de oxidación del resto de los elementos se llama x y se obtiene a partir de la ecuación que resulta al aplicar la regla 1.

El número de oxidación (o estado de oxidación), es un número positivo o negativo, no necesariamente entero, representa la carga que un átomo tendría si los electrones en una molécula fueran asignados a los átomos de acuerdo a las reglas siguientes:


Número de oxidación

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18+ 11 H H e− 1

54 4

3 3 32 2 2 2 2

+ 1 1 1 1 12 L i B e B C N O F N e− 1 1 1 1 1

2 2 23 34

76 6

5 5 54 4 4 4

3 3 3 3 32 2 2 2 2

+ 1 1 1 1 1 13 N a M g A l S i P S C l A r− 1 1 1 1 1

2 2 23 34

7 76 6 6 6

5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

+ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 K C a Sc T i V C r M n F e C o N i C u Z n Ga Ge A s Se B r K r− 1 1 1 1 1 1 1 1

2 2 2 23 3

48 8

7 7 76 6 6 6 6 6

5 5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4 4

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

+ 1 1 1 1 1 1 1 1 15 R b S r Y Z r N b M o T c R u R h P d A g C d In S n S b T e I Xe− 1 1 1 1 1

2 2 23

3 48

7 7 76 6 6 6 6 6

5 5 5 5 5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

+ 1 1 1 1 1 1 1 1 16 C s B a L a H f T a W R e Os Ir P t A u H g T l P b B i P o A t R n− 1 1 1 1 1 1

2 2 23

3 4

3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 f 15 f 16 f 17 f4 4 4

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2 2 2 2

+ 1 1L n L a C e P r N d Pm Sm E u Gd T b D y H o E r T m Y b L u

7 76 6 6 6

5 5 5 5 54 4 4 4 4 4 4 4 4

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 2

+A n A c T h Pa U N p P u A m C m B k C f Es F m M d N o L r

* L o s es tad o s d e ox idaci —n m‡s co m u n es a p a r ece n en n e g ri ta.

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Tendencias periódicas

Aumenta Z*, ∆HI, ∆HAE, χDisminuye radio atómico

Z*~

cons

tant

eD

ism

inuy

e ∆

HI,

∆H

AE, χ

Aum

enta

radi

o at

ómic

o

2

1

13 14 15 16 17

18

3-12


Efectos relativistas 10 11 12 13 14 15

B C N

Al Si P

Ni Cu Zn Ga Ge As

Pd Ag Cd In Sn Sb

Pt Au Hg Tl Pb Bi

Au Hg Grupo 11 12 Configuración [Xe] 4f14 5d10 6s1 [Xe] 4f14 5d10 6s2 P.F. (°C) 1064 -39 P.E. (°C) 2807 356.7 σ (kSm-1) 426 10.4 D (g·cm-1) 19.32 13.53

IP(1) IP(2) IP(3) AE ∆Hd (M2)

Cu [Ar] 3d10 4s1 7.7 20.3 1.226 1.95

Ag [Kr] 4d10 5s1 7.6 21.5 1.202 1.65

Au [Xe] 4f14 5d 10 6s1 9.2 20.5 2.308 2.34

Zn [Ar] 3d10 4s2 9.4 18.0 39.7

Cd [Kr] 4d10 5s2 9.0 16.9 38.2

Hg [Xe] 4f14 5d 10 6s2 10.4 18.7 34.5Cl2: 2.54; I2: 1.56

Potencial de ionización

Afinidad electrónica

Entalpía de disociación

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Efectos relativistasTratamiento relativista. Ecuación de Dirac.

Numeros cuánticosn principal, n = 1, 2, 3,….l azimutal, l = 0,1, 2,…n-1j momento angular, j = + | l ±1/2|m magnético, -j, -j+1, ….j-1, j

ih∂Ψ

∂t= ich αx

∂∂x

+ α y∂∂y

+ α z∂∂z

Ψ − βm0c

2Ψ

r =n2h2 4πε0

meZe2

mevr = nh v =

e2Z4πε0h


Efectos relativistasInfluencia de los efectos relativistas en los elementos pesados.Masa de un electrón que se mueve con una velocidad v:

Contracción relativista

m =mo

1- vc

2

ao =4πεoh2

me2el radio de Bohr:

el radio relativista es ~20% menor que el relativista para electrones 1s.

Los niveles ns superiores sufren también contracción, pues deben ser ortogonales.

vr = Z (au)

Para el Hg (Z = 80 ) <vr> = 0.58 c

me = h = e = a0 = 1

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Efectos relativistas


Contracción relativista

0,8

0,85

0,9

0,95

1

50 60 70 80 90 100

<r>rel / <r>no-rel sfdp

Z

79Au

Au (6s1)χP: 2.54 (halógeno)

CsAu Au2Hg (6s2)χP: 2.00líquido Hg2

2+

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Efectos relativistas

Expansión relativistaAl sufrir los orbitales s (y p) una contracción implica un apantallamiento más eficiente de los orbitales d y f, que sufren una expansión relativista. Esta expansión se ha propuesto como explicación del aumento del número de oxidación

Efecto del par inerteLos electrones 6s de los elementos posteriores al mercurio, Tl, Pb y Bi, son difíciles de ionizar, lo cual explica la baja estabilidad del estado de oxidación del grupo.

3 clasificación periódica de los elementos

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