J. ISASI

Ilustraciones: J. Isasi y L. Alcaraz

La Tabla Periódica de los elementos.

Propiedades periódicas.

Electronegatividad.

División de los elementos en metales y no metales.

En un principio se pensó que la base de la regularidad y periodicidad de las propiedades físicas y químicas de los elementos tabulados en la tabla periódica.

F(incremento de la masa atómica)

Masa atómica (A) = Z + N

Pero, según esta clasificación aparecen discrepancias

LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

Moseley logró hacer difracción en cristales

Una repetición periódica de propiedades físicas y químicasocurre cuando los elementos se colocan en orden creciente de su número atómico.

Generación de rayos X

()1/2 = a(Z-b) de los rayos emitidos

Número atómico (Z) base de laperiodicidad observada

2s

3s

4s

6s

5s

Be

7s

C

O Li HeC

Ge

H

Si

GRUPOS 1s

PE

RIO

DO

S

Series d

Lantánidos

Actínidos

Series f

2p

3p

4p

5p

6p

7p

MENDELEIEV Y MEYER EN 1869 DE MANERA INDEPENDIENTE

Disposición de los elementos en periodos y grupos y ordenación en orden creciente de Z

Periodo: filas tienen el mismo número cuántico principal

Grupo: columnas misma configuración electrónica externa

1

2

3

4

5

6

7

Bloques s y d: número de electrones de valencia = nº grupo

Bloque p: número de electrones de valencia = nº grupo - 10

2s

3s

4s

6s

5s

Be

7s

C

O Li HeC

Ge

H

Si

1s

Bloque d

Lantánidos

Actínidos

2p

3p

4p

5p

6p

7p

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17

18

Bloque f

Bloque sBloque p

TABLA PERIÓDICA

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

- Carga nuclear efectiva que actúa sobre un electrón

- Radios atómicos

- Radios iónicos

TENDENCIA: electronegatividad

- Energía de ionización- Afinidad electrónica

PROPIEDADES PERIÓDICAS

- Carga nuclear efectiva que actúa sobre un electrón

- Radios atómicos

- Radios iónicos

1. Carga nuclear efectiva que actúa sobre un electrón

Atomos polielectrónicos

Zef = Z - b

b = constante de apantallamiento delos electrones más internos

Z = carga del núcleoZef = carga nuclear que actúa sobre

los electrones más externos

He: 1s2 Energía necesaria para remover el primer electrón

de 1 mol de átomos de He = 2373 kJ

Energía requerida para remover el electrón restante

de un mol de iones He+ = 5248 kJ

Los electrones en un nivel dado son apantallados por electrones de niveles interiores con más eficacia que los electrones del mismo subnivel se apantallan entre si

2. Radio atómico-radio iónico

Volumen que contiene un 90 % de la totalidad de la densidad electrónica alrededor del núcleo

Radio metálico

2rM

Radio covalente

r

+

Radio iónico

-

Be

1.12

Mg

1.6

Ca

1.97

Sr

2.15

H

0.79

Li

1.55

Na

1.9

Rb

2.48 En

erg

ía d

e i

on

izació

n (

kJ/m

ol)

B

0.98

Al

1.43

Ga

1.41

In

1.66

Tl

1.71

C

0.92

Si

1.32

N

0.92

P

1.28

As

1.39

Sb

1.59

Bi

1.70

O

0.65

S

1.27

Se

1.4

Te

1.6

Po

1.76

Ne

0.51

Ar

0.88

Kr

1.03

Xe

1.31

Rn

1.34

F

0.57

Cl

0.97

Br

1.12

I

1.32

As

1.43

Ge

1.37

Sn

1.62

Pb

1.75

Ti

1.47

Sc

1.62

Zr

1.6

Y

1.81

Cr

1.27

V

1.62

Mo

1.39

Nb

1.81

Fe

1.26

Mn

1.26

Ru

1.34

Tc

1.36

Ni

1.24

Co

1.25

Pd

1.38Rh

1.34

Zn

1.38

Cu

1.28

Cd

1.54

Ag

1.44

Ba

2.22

Cs

2.67

K

2.35

He

0.49

Radio atómico

Al aumentar la carga nuclear efectiva a lo largo de un periodo disminuye el radio atómico

-

+

Radio / Å

rcatión < rátomo

y

ranión > rátomo

Radio de un catión o anión

La tendencia que experimentan las variaciones de los radiosiónicos es similar a la que se visualiza en los radios atómicos

3. Radio iónico

Li+ F-Li

Se reduce la repulsión y la nube electrónica se contrae

F

Número atómico

Ra

dio

Å)

Li+

Cs+

Rb+

K+

Na+

CsRb

K

Na

Li

Número atómico

Ra

dio

(Å

)

F

I

Br

Cl

F-

I-

Br-

Cl-

+ Li+

F-

Radio iónicoLa carga nuclear permanece

constante pero aumenta la repulsión

Li+

0.681.52

Li

Be2+

0.31 1.13

BeB3+

0.230.88

B

Na+Na

0.97 1.86

Mg2+

0.661.60

MgAl3+

0.51

1.43

Al S S2-

1.041.84

Cl

0.89 1.81

Cl-

Rb+Rb

1.47 2.47

Sr2+

1.13 2.15

Sr

In3+ In

Te

Te2-

1.43 2.21

I

1.332.20

I-

O O2-

0.731.40

F

0.71 1.33

F-

0.81 1.63

Radio/ Å

r(O2-) > r(F-) Oxígeno menor nº de protones y nube

electrónica se expande mucho más

Iones isoelectrónicosmismo nº de electrones

r( Na+) (Z = 11) < r(F-) (Z = 9)

Mayor Zef del Na+ menor radio

Iones tripositivos < unipositivos

r( Al3+) < r(Mg2+)

Mayor atracción de la nube electrónica

O O2-

0.73 1.40

F

0.71 1.33

F-

F

0.71 1.33

F-Na+

Na

0.971.86

Mg2+

0.661.60

Mg

Al3+

0.511.43

Al

Radio / Å

- Energía de ionización

- Afinidad electrónica

Energía suministrada para arrancar un electrón a un átomo que se encuentra en estado gaseoso y neutro

Por convenio, todas las energías de ionización son cantidades positivas (endotérmicas)

EI1

EI3

EI2

ENERGÍA DE IONIZACIÓN

// Energía + X (g) X+ (g) + e-

// Energía + X+ (g) X2+ (g) + e- //segunda ionización

// Energía + X2+ (g) X3+ (g) + e- //tercera ionización

EI

EI1< EI2< EI3…… Al eliminar un electrón de un átomo neutro mayor atracción entre los restantes

En

erg

ía d

e io

niz

aci

ón

/e

V

2B 3Al 4Ga 5In 6Tl

40

35

30

25

20

15

10

5

Tercera

Segunda

PrimeraEI1

EI2

EI3

Energía de ionización

A medida que se desciende en un grupo aumenta el número atómico Z, aumenta n y aumenta el tamaño atómico

SE REQUIERE MENOS ENERGÍA PARA ARRANCAR EL ELECTRON

0 10 20 30 40 50

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

CsRbKNaLi

XeKr

Ar

Ne

He

En

erg

ía d

e i

on

iza

ció

n (

KJ

/mo

l)

Z

0 10 20 30 40 50

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

CsRbKNaLi

XeKr

Ar

Ne

He

En

erg

ía d

e i

on

iza

ció

n (

KJ

/mo

l)

Z

(kJ/

mo

l)

Energía de ionización

Aumenta Aumenta

A lo largo de un periodo aumenta Zef , la nube de electrones se contrae, lo que se traduce en una disminución del tamaño atómico

En

erg

ía d

e i

on

izació

n (

kJ/m

ol) Be

899

Mg

738

Ca

590

Sr

549

Ba

503

H

1312

Li

520

Na

496

Rb

403

Cs

376

B

801

Al

578

Ga

579

In

558

Tl

589

C

1086

Si

786

Ge

762

Sn

709

Pb

716

N

1402

P

1012

As

947

Sb

834

Bi

703

He

2372

Ne

2081

Ar

1521

Kr

1351

Xe

1170

O

1314

S

1000

Se

941

Te

869

Po

812

F

1681

Cl

1251

Br

1140

I

1008

Rn

1037

K

419

SE REQUERIRÁ MÁS ENERGÍA PARA ARRANCAR EL ELECTRÓN

Excepciones:

Grupos 2 y 3 EI (B= 801 kJmol-1 ) < EI (Be = 899 kJmol-1)

Be 2s2

B 2s2 2p1 existe un e- en un orbital p más energético

Se necesitará MENOS ENERGÍA para arrancar el electrón

Grupos 5 y 6 EI (O= 1314 kJmol-1 ) < EI (N= 1402 kJmol-1 )

N 2s2 2p3

O 2s2 2p4 2s 2px 2py 2pz

Debido a la repulsión e- - e-, es más fácil arrancar ese electrón en el oxígeno

Se requerirá MENOS ENERGÍA para arrancar el electrón

Energía de ionización

Energía desprendida cuando un átomo en

estado gaseoso y neutro acepta un electrón X (g) + e- X- (g) Valor negativo

AFINIDAD ELECTRÓNICA

//AE

0 20 40 60 80

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

At

I

BrCl

FAfi

nid

ad

ele

ctr

n

ica (

kJ/m

ol)

Z

Afi

nid

ad

ele

ctró

nic

a

En

erg

ía d

e i

on

izació

n (

kJ/m

ol)

Be

>0

Mg

>0

Ca

-2

Sr

-5

H

-73

Li

-60

Na

-53

Rb

-47

B

-27

Al

-43

Ga

-30

In

-30

C

-122

Si

-134

Ge

-119

Sn

-107

N

>0

P

-72

As

-78

Sb

-103

He

>0

Ne

>0

Ar

>0

Kr

>0

Xe

>0

O

-141

S

-200

Se

-195

Te

-190

F

-328

Cl

-349

Br

-325

I

-295

K

-48

Afinidad electrónica

Afi

nid

ad

ele

ctr

ón

ica (

kJ/m

ol)

Excepciones:

Grupos 1 y 2 AE (Li = - 60 kJmol-1)AE (Be = +248 kJmol-1 )

Li: 1s2 2s electrón entrante tiene que ocupar un orb sBe: 1s2 2s2 electrón entrante tiene que ocupar un orb p

E orb np > E orb ns MENOS ENERGÍA LIBERADA Be < Li

Grupos 4 y 5 AE (C = -122 kJmol-1)

AE (N = 0 kJmol-1 )

C: 1s22s22p2 electrón entrante tiene que ocuparun orbital p vacío

N: 1s22s22p3 electrón entrante tiene que ocuparun orbital p ocupado > repulsión e- - e-

Periodos 2 y 3 AE (F = -328kJmol-1)

AE (Cl = -349 kJmol-1 )Los elementos del 2º periodo son más pequeños que los del 3ºMayores repulsiones e-- e- más difícil que acepten electrones

MENOR ENERGIA LIBERADA

Afinidad electrónica

TENDENCIA: ELECTRONEGATIVIDAD

Elementos con carácter Elementos con carácter metálico y electropositivo no metálico y electronegativos

EI (bajos valores positivos) EI (altos valores positivos)

AE (bajos valores negativos) AE (altos valores negativos)

Dentro de cada periodo: Valores de electronegatividad más elevados: halógenosValores de electronegatividad más bajos: alcalinos

4Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

Ra

Br

Cl

I

F

B C N O

P SAl Si

Sc Ti

H

V Cr Mn Fe Co Ni CuZn

0.7Ce Pr Nd Sm Gd

Th Pa U Np Pu

Dy Lu

Am

Ho Er Tm

MdNoCm Bk Cf Es Fm

Kr

Xe

At

Se

Te

Po

Sn

Ga

In Sb

As

Tl Pb BiHgAuPt

Pd

IrOsRe

Rh AgCd

Ge

W

RuMoTc

La

Y Zr

Hf

Nb

Ta

H

Li

Na

K

BaCs

Rb Sr

Ca Sc

Y

RfAc

La

Ti

Hf

Zr

V

Nb

SgDb

Ta

Cr

W

Mo

Mn

Tc

HsBh

Re

Fe

Os

Ru

Co

Rh

UunMt

Ir

Ni

Pt

Pd

Be

Cu

Ag

UubUuu

Au

Zn

Hg

Cd

Ga

UuqUut

In

Pb

Sn

P

As

Sb

UuhUup

Bi Po

Te

Cl

Br

I

UuoUus

At Rn

Xe

PaTh

Ce Pr

NpU

Nd Pm

AmPu

Sm Eu

BkCm

Gd Tb

EsCf

Dy Ho

Fr Ra

Al C

ON LiF

Tl

He

MdFm

Er Tm

LrNo

Yb Lu

C

G

e

O

S

Se

He

Ne

Ar

Kr

H

Be

Mg

B C

Si

1

2

3

4

5

6

7

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

Si

Ge

DIVISIÓN DE LOS ELEMENTOS EN METALES Y NO METALES

METALES

No METALES

Formados por átomos grandes

Naturaleza catiónica o tendencia

a formar iones positivos

No muestran tendencia a

formar iones negativos

Elementos poco electronegativos

Formados por átomos pequeños

Naturaleza aniónica o tendencia a formar iones

negativos

No muestran tendencia formar iones positivos

Elementos electronegativos

Altos valores EI (+) // átomos más pequeños.

Altos valores de Zef // no se puede eliminar fácilmente el electrón.

Altos valores AE (-)// átomos pequeños //alta afinidad por los electrones.

Bajos valores EI (+) // átomos más grandes.

Bajos valores de Zef // se puede eliminar fácilmente el electrón.

Bajos valores AE (-)// átomos grandes // baja afinidad por los electrones.

METALES

NO METALES