En el laboratorio de tu IPVCE o de tu preuniversitario, el litio, el sodio y el potasio se guardan bajo aceite, porque reaccionan con el aire y con el agua. Son elementos distintos, pero se portan casi igual. ¿Por qué? La respuesta está en sus electrones: la tabla periódica es un mapa de la estructura electrónica de los átomos.
De la configuración a la casilla: periodo y grupo
Si conoces la configuración electrónica de un átomo, puedes decir en qué casilla de la tabla está sin mirarla. Y al revés: con la casilla puedes deducir cómo se comporta el elemento.
Para este curso nos alcanza con la distribución de electrones por niveles (2, 8, 8, …; máximo $2n^2$): el periodo es el último nivel ocupado y, a partir de los electrones de valencia, la columna es ese número en las columnas 1 y 2, y $10$ más ese número en las columnas 13 a 18. La clasificación por bloques es una ampliación:
Busca el azufre (S) en la tabla y comprueba que está en el grupo $16$, periodo $3$.
Familias: elementos con la misma capa de valencia
Fíjate en las distribuciones por niveles: litio (2, 1), sodio (2, 8, 1), potasio (2, 8, 8, 1). Todos tienen 1 electrón en el último nivel. Lo mismo pasa con el flúor (2, 7) y el cloro (2, 8, 7): ambos tienen 7 electrones de valencia.
Los gases nobles tienen el último nivel lleno, que es una configuración muy estable: no necesitan ganar ni perder electrones. Los demás elementos reaccionan para parecerse a un gas noble.
Los halógenos: la tendencia contraria
Los halógenos necesitan ganar $1$ electrón para quedar como un gas noble. Aquí la reactividad depende de qué tan bien el núcleo logra atraer ese electrón que llega.
En el flúor, la capa de valencia ($n = 2$) está muy cerca del núcleo: el electrón entrante siente una atracción fuerte. Al bajar en el grupo (Cl, Br, I) la capa de valencia está cada vez más lejos y más protegida por las capas interiores, así que la atracción sobre un electrón nuevo es menor. Por eso la reactividad de los halógenos disminuye al bajar: el flúor es el más reactivo.
El tamaño del átomo: radio atómico
El litio ($Z = 3$) mide $152\text{ pm}$ de radio, el carbono ($Z = 6$) $77\text{ pm}$ y el flúor ($Z = 9$) apenas $71\text{ pm}$. El flúor tiene el triple de protones y electrones que el litio, pero su átomo es más pequeño. ¿Por qué?
Electronegatividad: quién «tira» más de los electrones
En una molécula de agua, los electrones compartidos quedan más cerca del oxígeno que del hidrógeno. ¿Qué propiedad hace que unos átomos atraigan los electrones ajenos más que otros? Basta comparar posiciones en la tabla, sin valores numéricos: el flúor es el más electronegativo, el cloro lo es más que el sodio y el sodio es poco electronegativo. Más adelante se usará la diferencia entre electronegatividades para decidir qué tipo de enlace se forma.
Metales, no metales y formación de iones
Los metales están a la izquierda de la tabla y los no metales a la derecha (el hidrógeno, aunque está en la columna $1$, es no metal). ¿Qué hace cada uno con sus electrones?
En el interactivo, sube los electrones de $17$ a $18$: aparece una carga $-1$. Así forma el cloro el ion $\text{Cl}^-$, con $8$ electrones en el último nivel, como el argón.
Cuando un metal reacciona con el oxígeno forma cationes (el sodio y el magnesio dan $\text{Na}_2\text{O}$ y $\text{MgO}$); los no metales forman enlaces covalentes con el oxígeno.
Practica★☆☆Sin empezar
En la tabla periódica, los metales están situados a la izquierda y los no metales a la derecha, como se muestra en la figura. Para cada uno de estos elementos indica si…
En la tabla periódica, los metales están situados a la izquierda y los no metales a la derecha, como se muestra en la figura.
Para cada uno de estos elementos indica si es metal o no metal y si le resulta más fácil perder o ganar electrones:
Vuelve al principio: el litio, el sodio y el potasio se parecen porque los tres tienen $ns^1$ y su único electrón de valencia es fácil de perder; por eso reaccionan con agua y se guardan bajo aceite.
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