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.
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.
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:
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Niveles de energía. Más niveles ocupados, electrones más lejos del núcleo: átomo más grande.
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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.
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.
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.
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 $EI_1(Al) < EI_1(Mg)$.
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.
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.
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.
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.
Radio de los iones
Cuando un átomo gana o pierde electrones, su tamaño cambia.
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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.
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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.
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.
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.
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.
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.