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TendenciasPeriódicas:
Radio Atómico Energía de Ionización
ElectronegatividadCarácter Metálico
Radio Iónico
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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
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Carga Nuclear Efectiva
En un átomo con muchos electrones, estos son simultáneamente atraídos hacia el núcleo y a su vez repelidos por otros electrones.
La carga nuclear que experimenta el electrón, depende de ambos factores.
Por ejemplo, el Sodio.
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Carga Nuclear Efectiva
Moviéndose a través de la tabla periódica, aumenta el Zeff, y por lo tanto aumenta la fuerza de atracción entre los electrones y el núcleo.
La carga nuclear efectiva, Zeff, se encuentra de esta manera,
Zeff = 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 (Zef) de 1 protón.
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1+
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2+
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3+
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4+
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5+
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6+
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7+
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8+
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9+
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10+
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11+
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12+
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13+
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14+
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15+
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16+
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17+
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18+
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19+
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1+
Hidrógeno
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = e
F = ke2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleos; A mas protones, mayor atracción eléctrica Para los OTROS electronesZeff = Znucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos)
En este casoZinternosr = 1eZotrosr = Zeff = 1e
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2+
Helio
Ya que Zeff es mayor, hay una mayor atración entre los electrones y el núcleo rhelio
< rhidrógeno
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = 2e
F = k2e2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica.
Para los OTROS electrones:Zeff = Znucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos)
En este caso Zinternosr = 2eZotros = Zeff = 2e
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3+
Ya que los orbitales internos están completos, (r es mayor), y Zeff es menor, hay menos atracción entre los electrones exteriores y el núcleo. rlitio > rhelio
Litio
Zeff = 1
r
En este casoZinterno = 3eZotrosr = Znucleo - S = 3e-2e = 1e
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = e
F = ke2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zeff = Znucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos)
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4+
Zeff = 2
r
Berilio
En este casoZinteror = 4eZotros = Znucleo - S = 4e - 2e = 2e
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = 2e
F = k2e2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zeff = Znucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos)
El apantallamiento de los electrones internos es igual que la del litio, pero Zeff es mayor, por lo que los electrones son atraidos mas fuertemente. rberilio < rlitio
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5+
Zeff = 3
Boro
En este caso Zinternosr = 5eZotros = Znucleo - S = 5e - 2e = 3e
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = 3e
F = k3e2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zeff = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zeff = Znucleo - S; (donde S es el apantallamiento, el número de electrones internos)
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. rboro < rberilio
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6+
Zeff = 4
Carbono
En este caso, Zinternos = 6eZotros = Znucleo- S = 6e - 2e = 4e
F = kq1q2
r2
F = k(Zeff)(e)
r2
Zeff = 4e
F = k4e2
r2
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)
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. rcarbono < rboro
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7+
Nitrógeno
Zeff = 5
En este caso Zinternosr = 7eZotrosr = Znucleo - S = 7e - 2e = 5e
F = kq1q2 r2
F = k(Zeff)(e) r2
Zeff = 5e
F = k5e2
r2
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)
El número de electrones internos es igual que la del Carbono, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraidos mas fuertemente. rnitrógeno < rcarbono
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8+Zeff = 6
Oxígeno
En este caso Zinternos =8eZotros = Znucleo - S = 8e - 2e = 6e
F = kq1q2 r2
F = k(Zeff)(e) r2
Zeff = 6e
F = k6e2
r2
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) El número es igual que la del Nitrógeno,
pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraídos más fuertemente. roxígeno < rnitrógeno
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9+
Flúor
Zeff = 7
En este caso, Zinternos = 9eZotros = Znucleo- S = 9e - 2e = 7e
F = kq1q2 r2
F = k(Zeff)(e) r2
Zeff = 7e
F = k7e2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zef = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos)
El número de electrones internos es igual que la del Oxígeno, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraidos más fuertemente. rfluor < roxígeno
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10+Zeff = 8
Neón
En este caso Zinternosr = 10eZotrosr = Znúcleo - S = 10e - 2e = 8e
F = kq1q2 r2
F = k(Zeff)(e) r2
Zeff = 8e
F = k8e2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zef = Znucleo; A mas protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos) El número de electrones internos es
igual que la del Flúor, pero Zef es mayor, por lo que los electrones son atraídos más fuertemente.
rneón < rflúor
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11+
Zeff = 1
"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 rsodio > rneón
Sodio
En este caso, Zinternos = 11eZotros = Znúcleo - S = 11e - 10e = 1e
Los electrones de pantalla pueden ser entre 2 y 10 ; Znúcleo es grande pero Zeff es mucho más pequeño
F = kq1q2 r2
F = k(Zeff)(e) r2
Zeff = e
F = ke2
r2
Para los electrones INTERNOS: Zef = Znúcleo; A más protones, mayor atracción eléctrica
Para los OTROS electrones:Zef = Znucleo - S; (donde S es el número de electrones internos)
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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
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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
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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
Resumen de las Tendencias del Radio Atómico
Haga click aquí para ver una animación
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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.
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1 La carga nuclear efectiva que actua sobre un electrón es mayor que la carga nuclear real.
· Verdadero · Falso
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2 Un átomo de selenio tiene 34 electrones. Los electrones en el subnivel __________ experimentan la carga nuclear efectiva mas baja charge.
A 1sB 3pC 3dD 4pE 5p
F No sé como responder esto
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3 ¿En qué orbital de un electrón en un átomo de Arsénico (As) se experimenta el mayor apantallamiento?
A 2pB 4pC 3pD 3sE 1s
F No sé como responder esto
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4 ¿En qué orbital de un electrón de un átomo de Calcio se experimenta la mayor carga nuclear efectiva? A 1s
B 2sC 2pD 3sE 3p
F No sé como responder esto.
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5 El radio atómico generalmente aumenta cuando nos movemos __________.
A Hacia abajo por un grupo y de derecha a izquierda a través de un período
B Hacia arriba por un grupo y de izquierda a derecha a través de un período
C Hacia abajo por un grupo y de izquierda a derecha a través de un período
D Hacia arriba por un grupo y de derecha a izquierda a través de un período
E Hacia abajo en un grupo; la posición en un período no influye
F No sé como responder esto.
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6 ¿Cuál de los siguientes átomos tiene el radio más pequeño?
A O
B F
C SD ClE B
F No sé como responder esto..
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IonesCuando 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)
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Los Cationes son positivos y estan formados por
elementos a la izquierda de la tabla periódica.
Iones
Los Aniones son negativos y estan formados por elementos a la derecha de la tabla periódica.
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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 y6 electrones en el subnivel p La configuración será: ( s2p6 )
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)
Formación de iones y Regla del Octeto
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Los electrones más externos en un átomo se llaman electrones de valencia.
Electrones de Valencia
1 2 3 4 5 6 7 8
1 - 4
Número de electrones de valencia en átomos neutros
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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.
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Energía de Ionización
La primera energía de ionización es la energía necesaria para remover el primer electrón.
La segunda energía de ionización es la energía necesaria para remover el segundo electrón
Ca Ca+ + e-
Ca+ Ca2+ + e-
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.
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Tendencias en las Primeras Energías de Ionización
A medida que se desciende en una columna, se necesita menos energía para remover el primer electrón.
Increasing ionization energy
Incr
easi
ng io
niza
tion
ener
gy
Ioni
zatio
n En
ergy
(kJ/
mol
)
Para los átomos de un mismo grupo, Zeff 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
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Tendencia en la Primera Energía de Ionización
Generalmente, a medida que uno avanza a través de una fila, es más difícil mover un electrón.
Increasing ionization energy
Incr
easi
ng io
niza
tion
ener
gy
Ioni
zatio
n En
ergy
(kJ/
mol
)A medida que avanzamos de izquierda a derecha, aumenta Zeff por lo que es más difícil de eliminar un electrón
Haga click aquí para una animación sobreenergía de ionización
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Tendencia en las Primera Energía de Ionización
Sin embargo, hay dos discontinuidades evidentes en esta tendencia.
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Discontinuidad N° 1
La primera se encuentra entre los grupos 2 y 3.
En este caso el electrón es removido de un orbital p1 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.
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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.
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Resumen de las Tendencias en la Energía de Ionización
Agregando un protón y un electrón, se incrementan q1 y q2 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.
La Energía de Ionización aumenta de izquierda a derecha a través de un período
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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.
Resumen de las Tendencias en la Energía de Ionización
La Energía de Ionización disminuye bajando a través de un grupo
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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.
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8 ¿Cuál gas noble tiene la energía de ionización más baja? De el número atómico.
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9 De los siguientes átomos ¿Cuál tiene la primera energía de ionización más grande?
A BrB OC CD PE I
F No sé como responder esto.
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10 De los siguientes elementos ¿Cuál tiene la primera energía de ionización más grande?
A Na
B AlC Se
D ClE Br
[*]
F No sé como responder esto..
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11 De los elementos mostrados abajo, el ______ tiene la primera energía de ionización más grande?
A Li
B K
C RbD Na
E H
F No sé como responder esto.
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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.
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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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12 La capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones está mejor cuantificado por __________.
A paramagnetismo
B diamagnetismo
C electronegatividad
D relación carga - masa del electrón
E primer potencial de ionización
F No sé como responder esto.
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13 La Electronegatividad__________ de izquierda a derecha en un periodo y __________ de arriba a abajo en un grupo.
A Disminuye, aumenta
B Aumenta, aumenta
C Aumenta, disminuye
D Permanece igual, aumenta
E Aumenta, permanece igual
F No sé como responder esto
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14 De los átomos de abajo, __________ es el más electronegativo. A Br
B OC ClD NE F
F No sé como responder esto
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15 De los átomos mostrados abajo, __________ es el más electronegativo.
A SiB Cl
C Rb
D Ca
E S
F No sé como responder esto.
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16 De los átomos mostrados abajo, _____ es el menos electronegativo.
A Rb
B F
C Si
D Cl
E Ca
[*]
F No sé como responder esto
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17 ¿Cuál de estos elementos tiene la más alta electronegatividad? A Si
B Mg
C P
D S
E Na
[*]
F No sé como responder esto.
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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.
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Carácter Metálico
met
allic
cha
ract
er in
crea
ses
metallic character decreases
metallic character increases
metallic character increases
El Carácter metálico de un elemento es inversamente proporcional a su electronegatividad. En la tabla periódica, el caracter metálico aumenta a medida que avanzas…
de derecha a izquierda a través de una fila
de arriba hacia abajo en una columna.
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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.
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18 De los elementos mostrados abajo, __________ es el más metálico. A sodio
B bario
C magnesio
D calcio
E cesio
F No sé como responder esto.
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19 De los elementos mostrados abajo, __________ es el más metálico.
A Na
B Mg
C AlD K
E Ar
F No sé como responder esto.
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El Tamaño iónico depende de:
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.
Tamaño de los Iones
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Los Cationes son siempre más pequeños que su átomo principal.
Tamaño de los Cationes
3+3+ +
Litio
NeutroLi
Catión de LitioLi+
electrón
libree-
+
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Tamaño de los Aniones
9+ 9++
Los Aniones son siempre más grandes que su átomo principal.
Fluor neutro
F
Electrón libree-
Anión Fluoruro
F-
+
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El Tamaño iónico depende de:
La carga nuclear. El número de electrones. Los orbitales en los cuales los electrones residen.
Tamaño de los Iones
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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.
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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.
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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).
Tamaño de los Iones
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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.
Z = 8 Z = 9 Z = 10 Z = 11 Z = 12 Z = 13
neon
Serie Isoelectrónica
Los siguientes iones son isoelectrónicos con el Neón.
Z es la carga nuclear (número atómico)
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20 _____ 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
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21 ¿Cuál de las siguientes es una serie isoelectrónica ?
A B 5-, Sr 4-, As3- , Te 2-
B F-, Cl-, Br -, I-
C S, Cl, Ar, K
D Si2-, P2-, S2-, Cl2-
E O2- , F-, Ne, Na+
F No sé como responder esto
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22 ¿Cuál de los siguientes tiene el radio más grande?
A Ar
B Kr
C Br-
D Sr 2+
E Rb +
F No sé como responder esto.
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