1 PROPIEDADES PERIÓDICAS Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de Yale Basado en el trabajo del Prof. Víctor Batista Universidad de

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PROPIEDADES PERIÓDICASPROPIEDADES PERIÓDICASPROPIEDADES PERIÓDICASPROPIEDADES PERIÓDICAS

Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista

Universidad de YaleUniversidad de Yale

Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista

Universidad de YaleUniversidad de Yale

2

Configuración electrónica y Configuración electrónica y periodicidadperiodicidad

Configuración electrónica y Configuración electrónica y periodicidadperiodicidad

3

Ordenamiento Ordenamiento electrónico en el electrónico en el

átomoátomo


átomoátomoLos electrones en los átomos se disponen en:Los electrones en los átomos se disponen en:

NivelesNiveles (n) (n)

SubnivelesSubniveles (l) (l)

OrbitalesOrbitales (m (mll))

4

Cada orbital acepta un Cada orbital acepta un máximomáximo de de 2 2

electroneselectrones!!

Esto está asociado a la existencia de un Esto está asociado a la existencia de un

4° número cuántico: 4° número cuántico: el número el número

cuántico de spin, “s”.cuántico de spin, “s”.


átomoátomo


átomoátomo

5

SpinSpindeldel

electrónelectrón“s”“s”

•Puede probarse experimentalmente que el Puede probarse experimentalmente que el electrón posee un spin.electrón posee un spin.•Dos valores son posibles para el spin: Dos valores son posibles para el spin:

s = +1/2s = +1/2 s = -1/2s = -1/2

•Puede probarse experimentalmente que el Puede probarse experimentalmente que el electrón posee un spin.electrón posee un spin.•Dos valores son posibles para el spin: Dos valores son posibles para el spin:

s = +1/2s = +1/2 s = -1/2s = -1/2

6Número cuántico de spin Número cuántico de spin “s”“s”

•SustanciaSustancia diamagnética diamagnética: : NONO es atraída es atraída por un campo magnético.por un campo magnético.•SustanciaSustancia paramagnética paramagnética : Es atraída : Es atraída por un campo magnético. Posee por un campo magnético. Posee electrones electrones desapareadosdesapareados

•SustanciaSustancia diamagnética diamagnética: : NONO es atraída es atraída por un campo magnético.por un campo magnético.•SustanciaSustancia paramagnética paramagnética : Es atraída : Es atraída por un campo magnético. Posee por un campo magnético. Posee electrones electrones desapareadosdesapareados

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n n ------> nivel> nivel 1, 2, 3, 4, ...1, 2, 3, 4, ...

l l ------> subnivel> subnivel 0, 1, 2, ... n - 10, 1, 2, ... n - 1

m m ------> orbital > orbital -l ... 0 ... +l-l ... 0 ... +l

s s ------> spin> spin +1/2 y -1/2+1/2 y -1/2

n n ------> nivel> nivel 1, 2, 3, 4, ...1, 2, 3, 4, ...

l l ------> subnivel> subnivel 0, 1, 2, ... n - 10, 1, 2, ... n - 1

m m ------> orbital > orbital -l ... 0 ... +l-l ... 0 ... +l

s s ------> spin> spin +1/2 y -1/2+1/2 y -1/2

NúmerosNúmeroscuánticoscuánticosNúmerosNúmeroscuánticoscuánticos

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Principio de exclusión Principio de exclusión de Paulide Pauli

Dos electrones, en el mismo Dos electrones, en el mismo átomo, NO pueden tener el átomo, NO pueden tener el mismo valor en sus cuatro mismo valor en sus cuatro números cuánticosnúmeros cuánticosCada electrón en el átomo tiene Cada electrón en el átomo tiene una combinación de cuatro una combinación de cuatro números cuánticos que lo números cuánticos que lo definen y diferencian de los definen y diferencian de los demás.demás.

9Los electrones en los Los electrones en los átomosátomos

Los electrones en los Los electrones en los átomosátomos

Si n = 1, entonces l = 0Si n = 1, entonces l = 0

este nivel tiene un solo orbital (1s) al cual se este nivel tiene un solo orbital (1s) al cual se

asignan hasta 2easignan hasta 2e--..

Si n = 2, entonces l = 0, 1Si n = 2, entonces l = 0, 1

un orbital 2s un orbital 2s 2e 2e--

tres orbitales 2p tres orbitales 2p 6e 6e--

TOTAL = TOTAL = 8e 8e--

10

Si n = 3, entonces l = 0, 1, 2Si n = 3, entonces l = 0, 1, 2

un orbital 3s un orbital 3s 2e2e--

tres orbitales 3ptres orbitales 3p 6e6e--

cinco orbitales 3dcinco orbitales 3d 10e10e--

TOTAL = TOTAL = 18e18e--

Si n = 3, entonces l = 0, 1, 2Si n = 3, entonces l = 0, 1, 2

un orbital 3s un orbital 3s 2e2e--

tres orbitales 3ptres orbitales 3p 6e6e--

cinco orbitales 3dcinco orbitales 3d 10e10e--

TOTAL = TOTAL = 18e18e--



11Los electrones en los Los electrones en los átomosátomos


Si n = 4, entonces l = 0, 1, 2, 3Si n = 4, entonces l = 0, 1, 2, 3

un orbital 4s un orbital 4s 2e-2e-

tres orbitales 4p tres orbitales 4p 6e-6e-

cinco orbitales 4d cinco orbitales 4d 10e-10e-

siete orbitales 4f siete orbitales 4f 14e-14e-

TOTAL = TOTAL = 32e-32e-

¡Y HAY MÁS!¡Y HAY MÁS!¡Y HAY MÁS!¡Y HAY MÁS!

12

13

Asignando electrones …Asignando electrones …Asignando electrones …Asignando electrones …

• Los electrones deben ser asignados Los electrones deben ser asignados

a orbitales de energía creciente.a orbitales de energía creciente.

• Para el H atómico, E = - C(1/nPara el H atómico, E = - C(1/n22), E ), E

depende sólo de “n”.depende sólo de “n”.

• Para átomos multielectrónicos la Para átomos multielectrónicos la

energía dependerá de “n” y “l”energía dependerá de “n” y “l”

• Los electrones deben ser asignados Los electrones deben ser asignados

a orbitales de energía creciente.a orbitales de energía creciente.

• Para el H atómico, E = - C(1/nPara el H atómico, E = - C(1/n22), E ), E

depende sólo de “n”.depende sólo de “n”.

• Para átomos multielectrónicos la Para átomos multielectrónicos la

energía dependerá de “n” y “l”energía dependerá de “n” y “l”

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Asignando electrones a los Asignando electrones a los subnivelessubniveles

Asignando electrones a los Asignando electrones a los subnivelessubniveles

• En el átomo de H todos los En el átomo de H todos los subniveles de un mismo n subniveles de un mismo n tienen la misma energía.tienen la misma energía.

• En multielectrónicos:En multielectrónicos:

a) La energía del subnivel a) La energía del subnivel aumenta cuando (n + l) aumenta cuando (n + l) aumentaaumenta

b) Para subniveles con el b) Para subniveles con el mismo (n + l), el subnivel con mismo (n + l), el subnivel con el menor n es el de menor el menor n es el de menor energía.energía.

• En el átomo de H todos los En el átomo de H todos los subniveles de un mismo n subniveles de un mismo n tienen la misma energía.tienen la misma energía.

• En multielectrónicos:En multielectrónicos:

a) La energía del subnivel a) La energía del subnivel aumenta cuando (n + l) aumenta cuando (n + l) aumentaaumenta

b) Para subniveles con el b) Para subniveles con el mismo (n + l), el subnivel con mismo (n + l), el subnivel con el menor n es el de menor el menor n es el de menor energía.energía.

15Orden de asignación de Orden de asignación de electroneselectrones

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Carga nuclear efectiva, Z*Carga nuclear efectiva, Z*Carga nuclear efectiva, Z*Carga nuclear efectiva, Z*

• Z* es la carga experimentada por los Z* es la carga experimentada por los electrones más externos.electrones más externos.

• Explica por qué E(2s) < E(2p)Explica por qué E(2s) < E(2p)

• Z* crece a lo largo de un períodoZ* crece a lo largo de un período

• Estimamos Z* así: [ Estimamos Z* así: [ Z - (n° de eZ - (n° de e- - internos) internos) ]]

• ¿Qué carga experimenta un e¿Qué carga experimenta un e-- 2s en el Litio? 2s en el Litio?

Z* = 3 - 2 = 1Z* = 3 - 2 = 1

• En el Be En el Be Z* = 4 - 2 = 2 Z* = 4 - 2 = 2

• En el B En el B Z* = 5 - 2 = 3 Z* = 5 - 2 = 3

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Carga Carga nuclear nuclear efectivaefectiva

Nube de electrones 1s

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Escribiendo la Escribiendo la configuración electrónicaconfiguración electrónica


11 s

Valor de nValor de l

n° deelectrones

notación notación spdfspdfPara el H (Z = 1)

Hay dos formas de Hay dos formas de escribir la escribir la configuración configuración electrónica de un electrónica de un átomo. átomo.

Una de ellas es la Una de ellas es la notación notación spdfspdf

Hay dos formas de Hay dos formas de escribir la escribir la configuración configuración electrónica de un electrónica de un átomo. átomo.

Una de ellas es la Una de ellas es la notación notación spdfspdf

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Las flechas señalan el spin de los electrones

Notación de “orbital caja”Para el He (Z = 2)

1s

21s

Un electrón tiene Un electrón tiene n = 1, l = 0, m = 0, s = + 1/2n = 1, l = 0, m = 0, s = + 1/2El otro tieneEl otro tiene n = 1, l = 0, m = 0, s = - 1/2n = 1, l = 0, m = 0, s = - 1/2



Hay dos formas Hay dos formas de escribir la de escribir la configuración configuración electrónica de electrónica de un átomo. un átomo. Otra es la Otra es la notación del notación del “orbital caja”“orbital caja”

Hay dos formas Hay dos formas de escribir la de escribir la configuración configuración electrónica de electrónica de un átomo. un átomo. Otra es la Otra es la notación del notación del “orbital caja”“orbital caja”

20

21

Carga nuclear efectivaCarga nuclear efectiva, Z*, Z*

• En un átomo: Z* experimentada por los electrones en los orbitales de valencia.

• Li +1.28• Be -------• B +2.58• C +3.22• N +3.85• O +4.49• F +5.13

Aumento en Aumento en Z* a lo largo Z* a lo largo del períododel período

22Propiedades Propiedades periódicasperiódicas

• Tamaño atómico – tamaño iónicoTamaño atómico – tamaño iónico

• Energía de ionización primariaEnergía de ionización primaria

• Afinidad electrónicaAfinidad electrónica

Mayor carga nuclear efectivaLos electrones son atraídos con más fuerza

Orbitales más pequeños

Los electrones sonatraídos con mayor fuerza

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Radio Radio atómicoatómicoRadio Radio

atómicoatómico

• El tamaño aumentaEl tamaño aumenta cuando cuando descendemos en un grupo.descendemos en un grupo.

• Como los electrones están Como los electrones están más lejos del núcleo la más lejos del núcleo la atracción es menoratracción es menor

• El tamaño disminuyeEl tamaño disminuye cuando avanzamos en el cuando avanzamos en el período.período.

• El tamaño aumentaEl tamaño aumenta cuando cuando descendemos en un grupo.descendemos en un grupo.

• Como los electrones están Como los electrones están más lejos del núcleo la más lejos del núcleo la atracción es menoratracción es menor

• El tamaño disminuyeEl tamaño disminuye cuando avanzamos en el cuando avanzamos en el período.período.

24Radio Radio atómicoatómicoRadio Radio atómicoatómico

25

Periodicidad en el radio Periodicidad en el radio atómicoatómico

Periodicidad en el radio Periodicidad en el radio atómicoatómico

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Li

Na

K

Kr

He

NeAr

2nd period

3rd period 1st transitionseries

Radius (pm)

Atomic Number

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Li

Na

K

Kr

He

NeAr

2nd period

3rd period 1st transitionseries

Radius (pm)

Atomic Number

26

Tamaño iónicoTamaño iónicoTamaño iónicoTamaño iónico

Li,152 pm3e- y 3p+

El tamaño, El tamaño, ¿aumenta o ¿aumenta o disminuye disminuye cuando el Li cuando el Li pierde un e- pierde un e- para formar un para formar un catión?catión?

El tamaño, El tamaño, ¿aumenta o ¿aumenta o disminuye disminuye cuando el Li cuando el Li pierde un e- pierde un e- para formar un para formar un catión?catión?

27

• Los Los CATIONESCATIONES son más son más PEQUEÑOSPEQUEÑOS que los átomos de los que provienen.que los átomos de los que provienen.

• La atracción electrón/protón aumenta La atracción electrón/protón aumenta cuando el tamaño cuando el tamaño DISMINUYEDISMINUYE..

Li,152 pm3e- y 3p+

Li +, 78 pm2e- y 3 p+

+Formación Formación

de un catiónde un catiónFormación Formación

de un catiónde un catión


28

F,64 pm9e- y 9p+

¿Aumenta o disminuye ¿Aumenta o disminuye el tamaño cuando el el tamaño cuando el

átomo gana un electrón átomo gana un electrón para formar un anión?para formar un anión?

¿Aumenta o disminuye ¿Aumenta o disminuye el tamaño cuando el el tamaño cuando el

átomo gana un electrón átomo gana un electrón para formar un anión?para formar un anión?


29

• Los Los ANIONESANIONES son más son más GRANDESGRANDES que los átomos de que los átomos de los que provienen.los que provienen.

• La atracción electrón/protón disminuye cuando el La atracción electrón/protón disminuye cuando el tamaño tamaño AUMENTAAUMENTA..

• La periodicidad en el tamaño iónico sigue la misma La periodicidad en el tamaño iónico sigue la misma tendencia que en el tamaño atómico. tendencia que en el tamaño atómico.

Formación Formación de un de un aniónanión

Formación Formación de un de un aniónanión

F, 71 pm9e- y 9p+

F-, 133 pm10e- y 9p+

-


30

Periodicidad en el tamaño Periodicidad en el tamaño iónicoiónico

Periodicidad en el tamaño Periodicidad en el tamaño iónicoiónico

31

Reacciones redox

Reacciones redox

¿Por qué los metales ¿Por qué los metales

tienden a perder tienden a perder

electrones en sus electrones en sus

reacciones? reacciones?

¿Por qué el Mg forma ¿Por qué el Mg forma

cationes Mgcationes Mg2+2+ y no Mg y no Mg3+3+??

¿Por qué los no metales ¿Por qué los no metales

tienden a aceptar tienden a aceptar

electrones?electrones?

¿Por qué los metales ¿Por qué los metales

tienden a perder tienden a perder

electrones en sus electrones en sus

reacciones? reacciones?

¿Por qué el Mg forma ¿Por qué el Mg forma

cationes Mgcationes Mg2+2+ y no Mg y no Mg3+3+??

¿Por qué los no metales ¿Por qué los no metales

tienden a aceptar tienden a aceptar

electrones?electrones?

32

Energía de ionización Energía de ionización primaria Eprimaria EII


EEII = energía requerida para remover un = energía requerida para remover un

electrón, de un átomo en estado gaseoso.electrón, de un átomo en estado gaseoso.

Mg (g) + 738 kJ Mg (g) + 738 kJ ------> Mg> Mg++ (g) + e- (g) + e-

33

Mg (g) + 735 kJ Mg (g) + 735 kJ ------> Mg> Mg++ (g) + e- (g) + e-

MgMg+ + (g) + 1451 kJ (g) + 1451 kJ ------> Mg> Mg2+2+ (g) + e- (g) + e-

Extraer un tercer electrón tiene un costo energético muy altoExtraer un tercer electrón tiene un costo energético muy alto

MgMg2+2+ (g) + 7733 kJ (g) + 7733 kJ ------> Mg> Mg3+3+ (g) + e- (g) + e-

Ese tercer electrón debería salir de un nivel con menor “n”Ese tercer electrón debería salir de un nivel con menor “n”

Energía de ionización secundaria Energía de ionización secundaria EEIIII

Energía de ionización secundaria Energía de ionización secundaria EEIIII

34

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 350

500

1000

1500

2000

2500

1st Ionization energy (kJ/mol)

Atomic NumberH Li Na K

HeNe

ArKr



35

• EEII aumenta a lo largo de un aumenta a lo largo de un

período porque Z* aumenta.período porque Z* aumenta.

• Los metales pierden Los metales pierden electrones con mayor facilidad electrones con mayor facilidad que los no metales.que los no metales.

• Los metales son buenos Los metales son buenos agentes reductores.agentes reductores.

• Los no metales pierden Los no metales pierden electrones con dificultad.electrones con dificultad.



36

EEII disminuye al descender en disminuye al descender en

el grupo porque el radio el grupo porque el radio atómico aumentaatómico aumenta

• El poder reductor El poder reductor generalmente aumenta generalmente aumenta cuando descendemos en la cuando descendemos en la Tabla Periódica.Tabla Periódica.



37

Afinidad electrónicaAfinidad electrónica

Unos pocos elementos Unos pocos elementos GANANGANAN electrones para formar electrones para formar anionesaniones..

La afinidad electrónica es el cambio La afinidad electrónica es el cambio energético que acompaña la ganancia energético que acompaña la ganancia de un electrón (se expresa su valor por de un electrón (se expresa su valor por mol de átomos ionizados):mol de átomos ionizados):

A(g) + e- A(g) + e- ------> A> A--(g) A.E. = ∆E(g) A.E. = ∆E

38

Afinidad electrónica del Afinidad electrónica del oxígenooxígeno

∆∆E es E es EXOEXOtérmica porque el O tiene tendencia a ganar e-.térmica porque el O tiene tendencia a ganar e-.

[He] O:

AE = - 141 kJ/mol

+ electrón

O-: [He]

39

Afinidad electrónica del Afinidad electrónica del nitrógenonitrógeno

∆∆E es E es cero cero para la formación del Npara la formación del N- - debido a las debido a las repulsiones electrón-electrónrepulsiones electrón-electrón

EA = 0 kJ

[He] N:

[He] N-:

+ electrón

40

• La afinidad electrónica La afinidad electrónica aumenta a lo largo de un aumenta a lo largo de un período (AE se hace “más período (AE se hace “más negativa”).negativa”).

• La afinidad electrónica La afinidad electrónica disminuye a lo largo de un disminuye a lo largo de un grupo (AE se hace “menos grupo (AE se hace “menos negativa”).negativa”).

Átomo EA(KJ/mol)Átomo EA(KJ/mol)

FF -328 -328 ClCl -349 -349 BrBr -325-325II -295-295

Átomo EA(KJ/mol)Átomo EA(KJ/mol)

FF -328 -328 ClCl -349 -349 BrBr -325-325II -295-295

Periodicidad de la afinidad Periodicidad de la afinidad electrónicaelectrónica

41

Periodicidad de la afinidad Periodicidad de la afinidad electrónicaelectrónica

42

TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN

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