En el laboratorio de tu liceo 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 conocés la configuración electrónica de un átomo, podés decir en qué casilla de la tabla está sin mirarla. Y al revés: con la casilla podés deducir cómo se comporta el elemento.
Para este año nos alcanza con la distribución de electrones por niveles hasta $Z = 20$ (2, 8, 8, 2): el periodo es el último nivel ocupado y el grupo sale de los electrones de valencia. Los grupos 1, 2 y 13 a 18 forman el bloque A y los grupos del medio (3 a 12) el bloque B. La clasificación en subniveles es una ampliación:
Buscá el azufre (S) en la tabla y comprobá que está en el grupo $16$, periodo $3$.
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, indicá 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, indicá si es metal o no metal y si le resulta más fácil perder o ganar electrones:
Fijate 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.
Practica★★☆Sin empezar
En un experimento de clase se dejan caer trocitos de litio, sodio y potasio sobre agua: el litio burbujea lentamente, el sodio se desplaza rápido por la superficie y el…
En un experimento de clase se dejan caer trocitos de litio, sodio y potasio sobre agua: el litio burbujea lentamente, el sodio se desplaza rápido por la superficie y el potasio arde con una llama de color violeta.
a) Ordená los tres metales de menos a más reactivo.
b) Explicá el orden teniendo en cuenta a qué distancia del núcleo se encuentra el electrón de valencia en cada átomo y lo fácil que resulta arrancarlo.
En el grupo de los alcalinos, la reactividad aumenta al bajar: el potasio reacciona con el agua mucho más violentamente que el litio. En el grupo de los halógenos ocurre…
En el grupo de los alcalinos, la reactividad aumenta al bajar: el potasio reacciona con el agua mucho más violentamente que el litio. En el grupo de los halógenos ocurre justo lo contrario: el flúor es el más reactivo y al bajar en el grupo la reactividad disminuye, como se muestra en la figura.
Explicá las dos tendencias con una misma idea: qué debe hacer cada familia con los electrones (perderlos o ganarlos) para adquirir configuración de gas noble y a qué distancia del núcleo está su capa de valencia.
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?
Practica★★☆Sin empezar
Ordená de menor a mayor radio atómico los átomos de flúor ($Z = 9$), cloro ($Z = 17$) y bromo ($Z = 35$). Justificá tu respuesta razonando cuántos niveles electrónicos…
Ordená de menor a mayor radio atómico los átomos de flúor ($Z = 9$), cloro ($Z = 17$) y bromo ($Z = 35$). Justificá tu respuesta razonando cuántos niveles electrónicos ocupados tiene cada átomo (el flúor llena hasta el nivel $2$, el cloro hasta el $3$ y el bromo hasta el $4$).
Cinco elementos de los períodos $2$, $3$ y $4$ tienen radios atómicos aproximados de $0,064$; $0,099$; $0,155$; $0,190$ y $0,235\ \text{nm}$. Se trata del flúor, el…
Cinco elementos de los períodos $2$, $3$ y $4$ tienen radios atómicos aproximados de $0,064$; $0,099$; $0,155$; $0,190$ y $0,235\ \text{nm}$. Se trata del flúor, el cloro, el litio, el sodio y el potasio, pero no se sabe cuál es cuál.
a) Asigná cada radio a su elemento razonando con las dos tendencias periódicas (cómo cambia el radio al avanzar en un período y al bajar en un grupo).
b) Ordená los cinco elementos por número atómico creciente y explicá cómo se combinan las dos tendencias al recorrer la tabla.
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? Los valores se leen de la tabla y se comparan: por ejemplo F 4,0; Cl 3,0; Na 0,9.
Practica★★★Sin empezar
Cinco elementos de los períodos $2$, $3$ y $4$ tienen radios atómicos aproximados de $0,064$; $0,099$; $0,155$; $0,190$ y $0,235\ \text{nm}$. Se trata del flúor, el…
Cinco elementos de los períodos $2$, $3$ y $4$ tienen radios atómicos aproximados de $0,064$; $0,099$; $0,155$; $0,190$ y $0,235\ \text{nm}$. Se trata del flúor, el cloro, el litio, el sodio y el potasio, pero no se sabe cuál es cuál.
a) Asigná cada radio a su elemento razonando con las dos tendencias periódicas (cómo cambia el radio al avanzar en un período y al bajar en un grupo).
b) Ordená los cinco elementos por número atómico creciente y explicá cómo se combinan las dos tendencias al recorrer la tabla.
Los metales están a la izquierda de la tabla y los no metales a la derecha. ¿Qué hace cada uno con sus electrones?
En el interactivo, subí 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.
La sal fina del asado es cloruro de sodio: está formada por iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$, que se atraen porque tienen cargas opuestas.
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 uniones 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, indicá 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, indicá si es metal o no metal y si le resulta más fácil perder o ganar electrones:
El aluminio (grupo $13$) y el cloro (grupo $17$) forman el compuesto $\text{AlCl}3$, presente en algunos antitranspirantes. a) Predecí el ion que forma cada elemento,…
El aluminio (grupo $13$) y el cloro (grupo $17$) forman el compuesto $\text{AlCl}_3$, presente en algunos antitranspirantes.
a) Predecí el ion que forma cada elemento, razonándolo a partir de sus electrones de valencia.
b) Usando las cargas de esos iones, justificá por qué la fórmula es $\text{AlCl}_3$ y no $\text{AlCl}$.
Volvé al principio: el litio, el sodio y el potasio se parecen porque los tres tienen un solo electrón de valencia y es fácil de perder; por eso reaccionan con agua y se guardan bajo aceite.
¡A practicar! 3 ejercicios de nivel medio en este apartado