En el laboratorio del preuniversitario, el profesor guía corta con el cuchillo un trozo de litio, de sodio y de potasio: los tres son metales blandos que reaccionan con el agua, cada uno con más fuerza que el anterior. Sus números atómicos son 3, 11 y 19, y sin embargo se parecen. ¿Por qué los elementos repiten su "personalidad" química a intervalos regulares? La respuesta está en los electrones de la capa de valencia, y en este apartado la usamos para predecir tamaños, energías y comportamientos.
Número atómico y estructura de la tabla
Mendeléiev ordenó los elementos por masa atómica creciente, pero algunas parejas, como el telurio y el yodo, no encajaban. Moseley mostró que el criterio correcto es el número atómico $Z$, es decir, el número de protones.
Usa la tabla de 18 columnas (grupos 1 a 18), la misma que usas en 10.° grado.
Los números de oxidación se llaman en Cuba estados de oxidación, y los usarás más adelante con los metales. Un elemento es metal si tiende a perder electrones (pocos electrones de valencia, a la izquierda y abajo), no metal si tiende a ganarlos (a la derecha) y semimetal si está en la diagonal que los separa (B, Si, Ge, As, Sb, Te).
Practica★☆☆Sin empezar
Las configuraciones electrónicas del estado fundamental determinan la posición de los elementos químicos en la tabla periódica. Considera tres elementos neutros…
Las configuraciones electrónicas del estado fundamental determinan la posición de los elementos químicos en la tabla periódica. Considera tres elementos neutros denominados A, B y C, cuyas capas de valencia son: A: $3s^2\,3p^1$; B: $[\mathrm{Ar}]\,4s^2$ (configuración completa salvo el núcleo abreviado); C: $3s^2\,3p^5$.
a) Deduce el periodo y el grupo (según la numeración de la IUPAC del 1 al 18) al que pertenece cada uno de los tres elementos.
b) Clasifica razonadamente cada elemento como metal, no metal o semimetal.
En el Carnaval de Santiago de Cuba hay gente de todos los tamaños, pero aquí hablamos de átomos. El radio del litio es $152\ \text{pm}$ y el del flúor, $72\ \text{pm}$, a pesar de que el flúor tiene más protones y más electrones. ¿Cómo puede ser más pequeño un átomo que tiene más partículas?
Energía de ionización
Arrancarle un electrón a un átomo cuesta energía, y no cuesta lo mismo en todos los elementos. ¿De qué depende?
Se pueden arrancar electrones uno tras otro: $I_1, I_2, I_3\dots$ Cada uno cuesta más que el anterior, pero hay un salto muy grande cuando se pasa a una capa interna completa.
Afinidad electrónica y electronegatividad
Un átomo de cloro gaseoso libera $349\ \text{kJ/mol}$ al captar un electrón; el argón, justo al lado, no lo quiere. ¿Por qué unos átomos capturan electrones con tanta avidez y otros los rechazan?
Vuelve al principio: Li, Na y K se parecen porque los tres tienen un solo electrón de valencia ($ns^1$, grupo 1), y cuanto más abajo, más lejos está ese electrón del núcleo, menor es $I_1$ y más enérgica la reacción.
Practica★☆☆Sin empezar
La electronegatividad cuantifica la tendencia relativa de un átomo enlazado a atraer hacia sí la densidad electrónica del enlace químico. a) Explica cómo varía la…
La electronegatividad cuantifica la tendencia relativa de un átomo enlazado a atraer hacia sí la densidad electrónica del enlace químico.
a) Explica cómo varía la electronegatividad a lo largo de un período de la tabla periódica al avanzar de izquierda a derecha, justificando el comportamiento en función de la carga nuclear efectiva y el radio atómico.
b) Justifica por qué los gases nobles carecen generalmente de valores definidos de electronegatividad en la escala de Pauling habitual.