Explicación de la variación de las propiedades periódicas

Hola descubridoras y descubridores de la química,

En "La tabla periódica mejor amiga del químico" hice una introducción a algunos conceptos relacionados con la tabla periódica, incluyéndose allí las propiedades periódicas. Sin embargo, no dimos una justificación de ¿Por qué esto es así? Esto será lo que haremos en esta entrado.

Se denominan propiedades periódicas a las propiedades de los elementos químicos que varían de una manera sistemática a lo largo de la tabla periódica.

Apantallamiento o efecto pantalla: Como se sabe el núcleo de un átomo está cargado positivamente y la corteza negativamente (ya que en ella están los electrones). Los electrones están atraídos por el núcleo, pero también se repelen entre ellos, este es el motivo por el que existe el apantallamiento.

Carga nuclear efectiva : Carga positiva neta que experimenta 1e en un átomo polielectrónico.

El apantallamiento se calcula multiplicando un electrón de la capa externa por el total de electrones de las capas internas. En caso de que haya más de un electrón en las capas, se tomará un valor menor que uno y se suma. En un grupo la carga nuclear efectiva es constante. En un período la carga nuclear efectiva aumenta de izquierda a derecha.

En un grupo, conforme vamos bajando los electrones cada vez se sitúan en niveles mayores de energía. Es decir, cada vez más lejanos al núcleo. Conforme vamos bajando el radio aumenta.

En un período, es importante repasar el concepto de carga nuclear efectiva. En un período la carga nuclear efectiva aumenta de izquierda a derecha. Esto significa, que los átomos que se encuentren en posiciones más hacia la derecha, tendrán los electrones más atraídos hacia el núcleo, puesto que su carga nuclear efectiva es mayor. Por lo tanto el radio atómico aumenta de derecha a izquierda.

Se trata de comparar especies con carga con especies sin carga. Por ejemplo K y K Radio iónico: ⁺; y S y S ^2-. Ambos tienen el mismo número de protones ya que se trata del mismo elemento, cambiarán los electrones.

En K, K⁺; tienen 19 protones (número atómico). Como K es neutro, si tiene 19 protones, quiere decir que tiene 19 electrones para que se compensen y al final sea neutro. K⁺ sin embargo, tiene que tener una carga positiva más para que al final se quede potasio con una carga positiva, entonces tiene que tener un electrón menos, 18 e. 19 protones atraen a 19 electrones (K). Sin embargo, en K⁺ 19 protones van a estar atrayendo menos electrones. Si el núcleo atrae menos electrones, esto quiere decir que toca más carga positiva para cada electrón, por tanto estarán más juntos, de lo que se concluye que este radio va a ser menor. K>K⁺ siempre pasa esto. Los cationes tienen un radio menor que el átomo neutro porque están perdiendo electrones.

En S, S ^2- sin saber las cargas positivas. El S ^2- tiene dos electrones más que el S, eso significa que para las mismas cargas + , el S ^2- tendrá que atraer a dos electrones más, entonces le va a tocar menos carga + a cada electrón, por tanto, estará más disperso. En S habrá menos electrones que en S ^2-, entonces a esos electrones les va a tocar más carga positiva, su radio va a ser menor puesto que van a estar más atraídos. Los aniones tienen mayor radio que el átomo neutro, porque están ganando electrones.

Aniones y cationes isoelectrónicos:

Cuando se comparan iones isoelectrónicos, la nube electrónica es igual y difieren sólo en la carga del núcleo: cuanto mayor sea la carga nuclear más atraerá a la nube electrónica y menor será el radio. Por ejemplo: O ² y F^- son iones isoelectrónicos (dos tienen la configuración electrónica del Ne), pero el F^- tiene menor radio porque tiene una carga nuclear mayor (mayor número atómico).

Es la energía mínima necesaria para que un átomo neutro en estado gaseoso y estado electrónico fundamental ceda 1e de su capa más externa y de lugar a un ión monopositivo, también en estado gaseoso fundamental.

Cuanto mayor sea la atracción del electrón por el núcleo, mayor energía de ionización.

Cuanto más hacia la derecha y más hacia arriba esté un átomo en la tabla periódica mayor energía de ionización tendrá.

Variación de energía que se produce cuando un átomo neutro en estado gaseoso y en estado electrónico fundamental adquiere un electrón para dar lugar a un ión mononegativo, también en estado gaseoso fundamental.

Significa que los electrones van llenando los orbitales de menor energía a mayor energía sin saltarse ningún orbital. Para un átomo de 9e la configuración electrónica en estado fundamental sería 1sEstado electrónico fundamental: ²2s ²2p ⁵; 1s ²2s ²2p ⁴3s ¹ no sería una configuración electrónica en estado fundamental.

La electronegatividad es la medida de la capacidad de un átomo de atraer hacia sí el par de electrones que está compartiendo con otro átomo al que está unido por enlace químico.

En el sistema periódico los metales se separan de los no metales por una escalera, y los elementos que se encuentran en esta escalera se denominan semimetales.

Los metales se caracterizan por ejercer poca atracción sobre los electrones externos de sus átomos. Esto implica valores bajos de energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad. Además, se comportan como agentes reductores por tener tendencia a formar iones positivos.

Los no metales se caracterizan por atraer fuertemente a los electrones externos de sus átomos, por lo que los valores de sus energías de ionización, afinidades electrónicas y electronegatividades son elevados. Hay que considerar a parte los gases nobles, que tienen una energía de ionización muy elevada, pero poca afinidad electrónica y electronegatividad. Se comportan como agentes oxidantes al tener tendencia a formar iones negativos.

Según esto, el carácter metálico y el poder reductor aumentan hacia la izquierda y hacia abajo en el sistema periódico, mientras que el carácter no metálico y el poder oxidante aumentan hacia la derecha (excepto en los gases nobles) y hacia arriba. Las razones son las mismas que las que explican la variación de las otras propiedades.

-Petrucci, Henrring, Madura, Bissonette - Química general - Editorial Prentice Hall

-Dominguez Real M. Química -Editorial Consorcio