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Once 11° · Química
Estructura atómica, tabla periódica y enlace químico · Estructura de los átomos y enlaces

Propiedades periódicas de los elementos

Valentina mira la tabla periódica del laboratorio del colegio y le pregunta al profe por qué el sodio reacciona con tanta violencia con el agua y el cloro no. La respuesta no está en el azar: está en la posición de cada elemento. La tabla ordena los elementos de modo que sus propiedades se repiten y cambian con regularidad. En esta página aprenderás a leer esa posición y a explicar por qué el sodio «suelta» electrones con facilidad y el cloro los «atrae».

Ubicar un elemento por su configuración

La configuración electrónica te dice dónde está el elemento. Dos reglas bastan:

¿Por qué funciona? Los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones de valencia, y por eso se parecen químicamente. Las filas, en cambio, se llenan nivel por nivel.

Esquema de la tabla periódica con los bloques s, p y d, los metales a la izquierda, los metaloides en diagonal y los no metales a la derecha. Bloque s Metales de transición (d) Bloque p Metales: izquierda y centro Metaloides: B, Si, Ge, As, Sb, Te No metales: derecha
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Ubica en la tabla periódica el elemento con configuración electrónica $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$. Indica su periodo, su grupo y si es metal, no metal o metaloide.…

Ubica en la tabla periódica el elemento con configuración electrónica $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$. Indica su periodo, su grupo y si es metal, no metal o metaloide. Escribe también su nombre.

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Radio atómico

El radio atómico es la distancia aproximada del núcleo al borde de la nube electrónica; se mide en picómetros (1 pm $= 10^{-12}$ m). Dos factores lo controlan:

  • Niveles de energía. Más niveles ocupados, electrones más lejos del núcleo: átomo más grande.

  • Carga nuclear efectiva. Los electrones internos apantallan (tapan) parte de la atracción del núcleo sobre los de valencia. Dentro de un mismo periodo, cada elemento suma un protón y un electrón en el mismo nivel; ese electrón nuevo apenas es apantallado por sus vecinos, así que la atracción neta crece y la nube se encoge.

Tres círculos de tamaño creciente que representan los átomos de litio, sodio y potasio. Li2 niveles Na3 niveles K4 niveles
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Ordena de menor a mayor radio atómico los elementos litio ($Li$), sodio ($Na$) y potasio ($K$). Explica la tendencia a partir del número de niveles de energía ocupados y…

Ordena de menor a mayor radio atómico los elementos litio ($Li$), sodio ($Na$) y potasio ($K$). Explica la tendencia a partir del número de niveles de energía ocupados y del efecto de apantallamiento de los electrones internos.

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Energía de ionización

La energía de ionización (primera, $EI_1$) es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo a un átomo gaseoso y aislado: $X(g) \rightarrow X^+(g) + e^-$. Se expresa en kJ/mol. Cuanto más fuerte atrae el núcleo a ese electrón, más cuesta quitarlo.

Por eso va al revés del radio: átomo pequeño, electrón cerca del núcleo y muy atraído, ionización alta.

Gráfica de la primera energía de ionización del sodio, el magnesio y el aluminio, con una caída en el aluminio. Na Mg Al 496 738 578 EI₁ (kJ/mol)

Hay excepciones a la tendencia creciente. En el aluminio ($3s^2\,3p^1$) el electrón que se quita está en un subnivel $3p$, que tiene algo más de energía y está más lejos del núcleo que el $3s$ del magnesio ($3s^2$); además lo apantallan los electrones $3s$. Por eso $EI_1(Al) < EI_1(Mg)$.

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Define con tus palabras qué es el radio atómico y qué es la energía de ionización. Luego indica, para cada una, si aumenta o disminuye al avanzar de izquierda a derecha…

Define con tus palabras qué es el radio atómico y qué es la energía de ionización. Luego indica, para cada una, si aumenta o disminuye al avanzar de izquierda a derecha en un periodo de la tabla periódica.

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La tabla muestra las primeras energías de ionización de tres elementos del tercer periodo (valores en $kJ/mol$, redondeados): | Elemento | Primera energía de ionización…

La tabla muestra las primeras energías de ionización de tres elementos del tercer periodo (valores en $kJ/mol$, redondeados):

Elemento Primera energía de ionización
Sodio 496
Magnesio 738
Aluminio 578

Interpreta los datos. Explica por qué la energía del sodio es la menor, por qué la del magnesio es mayor y por qué el aluminio rompe la tendencia creciente del periodo.

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Electronegatividad

La electronegatividad mide la tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones de un enlace. No se mide en un átomo aislado, sino dentro de una molécula. Sigue la misma lógica que la ionización: núcleos pequeños con mucha carga efectiva atraen con fuerza.

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De los siguientes elementos, indica cuál tiene mayor electronegatividad y cuál menor: sodio ($Na$), cloro ($Cl$) y magnesio ($Mg$). Escribe una frase que justifique tu…

De los siguientes elementos, indica cuál tiene mayor electronegatividad y cuál menor: sodio ($Na$), cloro ($Cl$) y magnesio ($Mg$). Escribe una frase que justifique tu elección usando su posición en la tabla periódica.

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Radio de los iones

Cuando un átomo gana o pierde electrones, su tamaño cambia.

  • Catión (pierde electrones): es más pequeño que su átomo. Pierde su último nivel (o parte de él) y los protones que quedan atraen menos electrones.

  • Anión (gana electrones): es más grande que su átomo. Mismo número de protones, pero más electrones que se repelen entre sí.

Por ejemplo, el $Na$ ($Z = 11$) tiene 3 niveles; al formar $Na^+$ pierde el nivel 3 y queda con 2: mucho más pequeño. El $Cl$ ($Z = 17$) al formar $Cl^-$ pasa de 17 a 18 electrones con los mismos 17 protones: la atracción por electrón baja y el ion crece.

Iones isoelectrónicos

Son especies con el mismo número de electrones. Los iones $O^{2-}$, $F^-$, $Na^+$ y $Mg^{2+}$ tienen 10 electrones, con configuración $1s^2\,2s^2\,2p^6$ (la del neón). Tienen distinto número de protones: 8, 9, 11 y 12. Con los mismos electrones, más protones significa más atracción y menor radio.

Cuatro círculos decrecientes que representan los iones isoelectrónicos O2-, F-, Na+ y Mg2+, con su número de protones. O²⁻ F⁻ Na⁺ Mg²⁺ 8 protones 9 protones 11 protones 12 protones
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Compara el radio de un átomo de cloro, $Cl$, con el de su ion cloruro, $Cl^-$, y el radio de un átomo de sodio, $Na$, con el de su ion $Na^+$. Indica en cada caso si el…

Compara el radio de un átomo de cloro, $Cl$, con el de su ion cloruro, $Cl^-$, y el radio de un átomo de sodio, $Na$, con el de su ion $Na^+$. Indica en cada caso si el ion es más grande o más pequeño que el átomo y justifica tu respuesta con la carga nuclear y el número de electrones.

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Considera los iones isoelectrónicos $O^{2-}$, $F^-$, $Na^+$ y $Mg^{2+}$. Escribe la configuración electrónica común a todos y ordénalos de menor a mayor radio iónico.…

Considera los iones isoelectrónicos $O^{2-}$, $F^-$, $Na^+$ y $Mg^{2+}$. Escribe la configuración electrónica común a todos y ordénalos de menor a mayor radio iónico. Argumenta tu orden usando el número de protones de cada núcleo y explica por qué, aunque tengan los mismos electrones, sus radios son distintos.

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Todas las tendencias juntas

Las tres propiedades dependen de lo mismo: cuántos niveles hay y cuánta carga nuclear efectiva siente el electrón externo. Por eso van en pareja.

Propiedad Hacia la derecha (periodo) Hacia abajo (grupo)
Radio atómico disminuye aumenta
Energía de ionización aumenta disminuye
Electronegatividad aumenta disminuye

Resumen en una idea: el flúor (arriba a la derecha) es pequeño, muy electronegativo y se resiste a perder electrones; el cesio (abajo a la izquierda) es grande, poco electronegativo y pierde su electrón con muchísima facilidad.

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Un grupo de estudiantes debe elegir, entre el flúor ($F$), el yodo ($I$) y el cesio ($Cs$), el elemento que cumple dos condiciones a la vez: tener la mayor…

Un grupo de estudiantes debe elegir, entre el flúor ($F$), el yodo ($I$) y el cesio ($Cs$), el elemento que cumple dos condiciones a la vez: tener la mayor electronegatividad y el menor radio atómico. Otro grupo debe elegir, entre los mismos tres, el que pierde un electrón con mayor facilidad. Resuelve ambas elecciones, justifícalas con las tendencias en grupos y periodos, y explica por qué una misma tendencia sirve para responder las dos preguntas pero en sentido opuesto.

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Resumen

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