Al cortar un trozo de litio, de sodio o 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.
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).
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Las configuraciones electrónicas del estado fundamental determinan la posición de los elementos químicos en la tabla periódica. Considerá tres elementos neutros…
Las configuraciones electrónicas del estado fundamental determinan la posición de los elementos químicos en la tabla periódica. Considerá 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) Deducí el período y el grupo (según la numeración de la IUPAC del 1 al 18) al que pertenece cada uno de los tres elementos.
b) Clasificá razonadamente cada elemento como metal, no metal o semimetal.
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. Y el $\mathrm{Li^+}$ mide solo $76\ \text{pm}$. ¿Cómo puede encogerse un átomo al sumarle partículas?
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Se dispone de una serie de especies químicas monoatómicas isoelectrónicas: $\mathrm{N}^{3-}$ ($Z=7$), $\mathrm{O}^{2-}$ ($Z=8$), $\mathrm{F}^-$ ($Z=9$), $\mathrm{Na}^+$…
Se dispone de una serie de especies químicas monoatómicas isoelectrónicas: $\mathrm{N}^{3-}$ ($Z=7$), $\mathrm{O}^{2-}$ ($Z=8$), $\mathrm{F}^-$ ($Z=9$), $\mathrm{Na}^+$ ($Z=11$) y $\mathrm{Mg}^{2+}$ ($Z=12$).
a) Escribí la configuración electrónica fundamental común a todas estas especies y ordená razonadamente los iones de menor a mayor radio iónico.
b) Explicá por qué el radio del catión $\mathrm{Na}^+$ es significativamente menor que el radio atómico del átomo neutro de $\mathrm{Na}$ ($Z=11$), mientras que el radio del anión $\mathrm{F}^-$ es mayor que el del átomo neutro de $\mathrm{F}$ ($Z=9$).
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.
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Las energías de ionización sucesivas permiten identificar la configuración electrónica de la capa de valencia de un elemento químico. Para un elemento representativo $X$…
Las energías de ionización sucesivas permiten identificar la configuración electrónica de la capa de valencia de un elemento químico. Para un elemento representativo $X$ perteneciente al tercer período de la tabla periódica, se han medido experimentalmente los valores de sus cuatro primeras energías de ionización: $I_1 = 580\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$, $I_2 = 1815\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$, $I_3 = 2740\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ e $I_4 = 11600\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$. La magnitud comparativa de estas energías se ilustra en el siguiente diagrama de barras:
a) Justificá razonadamente cuál es la valencia química o estado de oxidación más estable de $X$ en sus compuestos con elementos electronegativos.
b) Deducí a qué grupo de la tabla periódica pertenece $X$ e identificá el elemento concreto.
Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
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?
Volvé 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.
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La electronegatividad cuantifica la tendencia relativa de un átomo enlazado a atraer hacia sí la densidad electrónica del enlace químico. a) Explicá cómo varía la…
La electronegatividad cuantifica la tendencia relativa de un átomo enlazado a atraer hacia sí la densidad electrónica del enlace químico.
a) Explicá 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) Justificá por qué los gases nobles carecen generalmente de valores definidos de electronegatividad en la escala de Pauling habitual.
Se analizan cuatro elementos químicos representativos, denotados correlativamente como W, X, Y y Z. Se conocen los siguientes datos experimentales: 1. W y X pertenecen…
Se analizan cuatro elementos químicos representativos, denotados correlativamente como W, X, Y y Z. Se conocen los siguientes datos experimentales:
W y X pertenecen al mismo período; W es un metal alcalinotérreo y X es un no metal del grupo 16.
Y pertenece al mismo grupo que W y al tercer período; su radio atómico es menor que el de W.
Z tiene la configuración electrónica $[\mathrm{Ne}]\,3s^2\,3p^5$.
El elemento W posee una primera energía de ionización de $590\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ y un radio atómico de $197\text{ pm}$.
a) Deducí la identidad y la configuración electrónica completa de W, X, Y y Z sabiendo que W pertenece al cuarto período.
b) Ordená los cuatro elementos según su primera energía de ionización creciente y justificá el orden de electronegatividad entre X y Z.