Relaciones periódicas entre los elementos

Capítulo 8

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8.1

Cuando los elementos fueron descubiertos

Antigüedad

Edad media-1700

8.2

ns1

ns2

ns2

np1

ns2np

2

ns2

np3

ns2np

4

ns2np

5

ns2

np6

d1

d5 d1

0

4f

5f

Configuraciones electrónicas de los elementos en el estado fundamental

8.2

Clasificación de los elementos

Elementosrepresentativos

Gases nobles

Metales de transición

Zinc Cadmio Mercurio

Lantánidos

Actínidos

Configuraciones electrónicas de cationes y aniones

Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]

Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar]

Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne]

Los átomos pierden electrones para que el catión tenga la configuración electrónica externa de un gas noble.

H 1s1 H- 1s2 or [He]

F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 o [Ne]

O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 o [Ne]

N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 o [Ne]

Los átomos ganan electrones para que el anión tenga una configuración electrónica externa de un gas noble.

de elementos representativos

8.2

+1

+2

+3 -1-2-3

Cationes y aniones de elementos representativos

8.2

Na+: [Ne] Al3+: [Ne] F-: 1s22s22p6 o [Ne]

O2-: 1s22s22p6 o [Ne] N3-: 1s22s22p6 o [Ne]

Na+, Al3+, F-, O2-, y N3- son todos isoelectrónicos con Ne

¿Qué átomo neutral es isoelectrónico con H- ?

H-: 1s2 La misma configuración electrónica que He

8.2

Configuración electrónica de cationes de metales de transición

8.2

Cuando un catión se forma de un átomo de un metal de transición, los electrones que siempre se pierden primero son los del orbital ns y después los de los orbitales (n–1)d.

Fe: [Ar]4s23d6

Fe2+: [Ar]4s03d6 o [Ar]3d6

Fe3+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5

Mn: [Ar]4s23d5

Mn2+: [Ar]4s03d5 o [Ar]3d5

Carga nuclear efectiva (Zefec) es la “carga positiva” protegida por el electrón.

Na

Mg

Al

Si

11

12

13

14

10

10

10

10

1

2

3

4

186

160

143

132

ZefecCentroZ Radio

Zefec = Z - σ 0 < σ < Z (σ = constante de protección)

Zefec ≈ Z – número de electrones del interior o del centro

Dentro de un periodo Zefc aumenta,

el radio disminuye

8.3

8.3

Aumento del radio atómico

Au

me

nto

de

l ra

dio

ató

mi c

o

Radio atómico

8.3Número atómico

Ra

dio

at ó

mi c

o (

pm

)

8.3

Comparación del radio atómico con el radio iónicoR

adio

(p

m)

Rad

io (

pm

)

Número atómicoNúmero atómico

El catión siempre es más pequeño que el átomo del cual se forma. El anión siempre es más grande que el átomo del cual se forma.

8.3

8.3

Radio iónico

La energía de ionización es la energía mínima (kJ/mol) necesaria para quitar un electrón de un átomo en estado gaseoso, en su estado fundamental.

I1 + X (g) X+

(g) + e-

I2 + X (g) X2+(g) + e-

I3 + X (g) X3+(g) + e-

I1 primera energía de ionización

I2 segunda energía de ionización

I3 tercera energía de ionización

8.4

I1 < I2 < I3

Lleno nivel n=1

Lleno nivel n=2

Lleno nivel n=3Lleno nivel n=4

Lleno nivel n=5

8.4

Variación de la primera energía de ionizacióncon el número atómico

Número atómico Z

Prim

era

ener

gía

de io

niza

ción

(k

J/m

ol)

Tendencia general de la primera energía de ionización

8.4

Aumento de la primera energía de ionización

Aum

ento

de

la p

rimer

a en

ergí

a de

ioni

zaci

ón

Afinidad electrónica es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión.

X (g) + e- X-(g)

8.5

F (g) + e- X-(g)

O (g) + e- O-(g)

∆H = -328 kJ/mol EA = +328 kJ/mol

∆H = -141 kJ/mol EA = +141 kJ/mol

8.5

Afinidad electrónica contra número atómico

Número atómico Z

Afin

ida

d e

lect

róni

ca

(kJ/

mo

l)

8.6

Relaciones diagonales en la tabla periódica

Elementos del grupo 1A (ns1, n ≥ 2)

M M+1 + 1e-

2M(s) + 2H2O(l) 2MOH(aq) + H2(g)

4M(s) + O2(g) 2M2O(s)

Incr

em

en

to d

e r

eac

tivid

ad

8.6

Elementos del grupo 2A (ns2, n ≥ 2)

M M+2 + 2e-

Be(s) + 2H2O(l) No reacciona

Incr

em

en

to d

e r

eac

tivid

ad

8.6

Mg(s) + 2H2O(g) Mg(OH)2(aq) + H2(g)

M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(aq) + H2(g) M = Ca, Sr, o Ba

Elementos del grupo 3A (ns2np1, n ≥ 2)

8.6

4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)

2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+

(aq) + 3H2(g)

Elementos del grupo 7A (ns1np5, n ≥ 2)

X + 1e- X-1

X2(g) + H2(g) 2HX(g)

Incr

em

en

to d

e r

eac

tivid

ad

8.6