Propiedades de los elementosLICENCIATURA EN QUMICAINTRODUCCIN A
LA QUMICADr. Francisco J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado
de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEl
radio de un tomo se calcula a partir de la distancia entre los
ncleos en una molculaRadio Atmico Se define como la distancia que
existe entre el ncleo y la capa ms externa de electrones en ese
tomoUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEn un grupo el tamao aumenta con
la adicin sucesiva de capas enteras de electrones.Ejemplo:Los
metalesalcalinosCs6sRb5sK4sNa3sLi2sRadio AtmicoUniversidad Autnoma
del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzEn un periodo el tamao disminuye con elaumento de la Z* al ir a
la derecha en el periodo.Ejemplo:El periodo 2Radio AtmicoNeFONC
BBeLiEsta disminucin demuestra que existe unapantallamiento
ineficiente entre los electronesde la misma capa de
valenciaUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado de
Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzRadio
Covalente Se define como la mitad de la distancia que existe entre
2 ncleos iguales con enlace covalente. Radio Inico Se define como
el radio asignado a iones de los elementos en compuestos con
enlaces predominantemente inicosUniversidad Autnoma del Estado de
Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzRadio de
Van der Waals Representa la distancia media entre dos tomos que
tienen interaccin entre si pero que no estn covalentemente
enlazadosrin>rcov> rinPara anionespara cationese-mas
e-menosUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzCambio del Radio Atmico y
InicoUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzTendencia del tamao atmico+-- +
rUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica
Dr. Francisco J. Zuno Cruz Es la energa que se requiere para
liberar el electrn ms externo de un tomo neutro en estado
gaseoso:En donde: A(g) es el tomo gaseoso A+(g)el ion formado e-el
electrn liberado. La energa requerida para este proceso es la
primera energa de ionizacin I1.A(g)+ energaA+(g)+e-Energa de
ionizacinUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEnerga de ionizacinUniversidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzEs posible extraer un segundo electrn de un tomo ya
ionizado. La energa de este proceso se le conoce como segunda
energa de ionizacin, I2.A+(g)+ energaA2+(g)+e-Y as sucesivamente es
posible determinar la tercera, cuarta, etc. Energas de ionizacin,
I3, I4,In.La segunda energa de ionizacin siempre es mayorque la
primera.Estas energas dependen de la fuerza con la cual los
electrones se unen a los tomos .Una baja energa de ionizacin indica
que ese tomo forma fcilmente cationes.Universidad Autnoma del
Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEste proceso cuando consume energa
es endotrmico y se le asigna signo positivo, por ejemplo:Ca (g) +
590 kJ Ca+ (g) + e-Ca+(g) + 1145 kJ Ca2+(g) + e-Las energas de
ionizacin de los tomos neutros y de los cationes An+siempre son
positivasLo que significa que es necesario dar energa al sistema
para vencer la fuerza de atraccin entre el electrn y el ncleoPor lo
tanto: I1< I2< I3< I4. < InUniversidad Autnoma del
Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzTendencia de la energa de ionizacin en la T. P.En general la
energa de ionizacin aumenta de izquierda a derecha en un perodo y
disminuye al descender en un mismo grupoconforme aumenta el nmero
atmico+ - E I+-Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEsto se debe a que
el ltimo electrn de los elementosde un perodo est situado en el
mismo nivelenergtico, mientras que la carga del ncleoaumenta, por
lo que ser mayor la fuerza deatraccin, y, a su vez, el nmero de
capas interioresno vara y el efecto pantalla no aumenta, lo
queocasiona que Z* aumente.En los elementos de un mismo perodo, la
energa de ionizacin crece a medida que aumenta el nmero atmico, es
decir, de izquierda a derecha.Energa de ionizacinUniversidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura
en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado
de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno Cruz El
aumento en un periodo no es continuo, pues enel caso del berilio y
el nitrgeno se obtienenvalores ms altos que lo que poda esperarse
porcomparacin con los otros elementos del mismoperodo. Este aumento
se debe a la estabilidadque presentan las configuraciones ns2y
ns2np3,respectivamente. La energa de ionizacin ms
elevadacorresponde a los gases nobles, ya que suconfiguracin
electrnica es la ms estable, y portanto habr que proporcionar ms
energa paraarrancar un electrn.Energa de ionizacinUniversidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno Cruz En los elementos de una misma familia o grupo
elpotencial de ionizacin disminuye a medida queaumenta el nmero
atmico, es decir, de arribaabajo. En los alcalinos, por ejemplo, el
elemento demayor potencial de ionizacin es el litio y el demenor el
francio. Esto es fcil de explicar, pues elltimo electrn se sita en
orbitales cada vez msalejados del ncleo y a su vez, los electrones
de lascapas interiores ejercen un efecto deapantallamiento de la
atraccin nuclear sobre loselectrones perifricos.Energa de
ionizacinUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzS = 23.95Z* = 4.05e-en 4sS =
15.25Z* = 12.75e-en 3dEjemplo:Un electrn de un orbital 4s esta
menos fuertemente unidoque un electrn en un orbital 3d, por lo
tanto es ms fcilremoverlo, esta corresponde a la primera energa
deionizacin del tomoPara el tomo de 28Ni, la carga nuclear efectiva
(Slater) para un electrn 4s y uno 3d es:De acuerdo a lo anterior es
mas dificil remover un electrn de un orbital 3d que de un 4s ya que
Z* es mas grande.Experimentalmente Ni2+es el estado de oxidacin ms
comn para el niquel. Configuracin [Ar]3d8mas que [Ar]3d64s2Todos
los metales de transicin siguen este mismo patrn: perder electrones
nsms fcilmente que los electrones (n-1)d.Universidad Autnoma del
Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzAfinidad electrnica La afinidad electrnica es la energa
liberada o absorbida en el siguiente proceso:donde tanto A como
A-deben estar aislados y en sus estados fundamentales. Esta es la
primera afinidad electrnica, EA1. Es la cantidad de energa
necesaria para adicionar un electrn a un tomo aislado y en forma
gaseosa para formar un anin (in con carga negativa).A (g) + e-A-(g)
Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica
Dr. Francisco J. Zuno CruzValores de afinidad electrnica muy altos
(en valor absoluto) significan que ese elemento adquiere un electrn
y forma fcilmente un anin. La mayora de los tomos requiere absorber
energa para incorporar electrones y su convencin es de signo
positivo para la energa cuando se absorbe y negativo cuando se
libera como en los siguientes elementos:Be(g)+ e-+241
kJBe-(g)endotrmica Cl(g)+e-Cl-(g)+348 kJexotrmica.Sin embargo se ha
considerado tomar el proceso inverso:A-(g)A (g) + e-Energa
necesaria para remover un electrn de un ion negativoEste proceso es
endotermico y su energa es positiva.Cl-(g)+ 348 kJ Cl(g)+
e-endotrmica.Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura
en Qumica Dr. Francisco J. Zuno Cruz Un elemento tendr una
afinidadelectrnica alta (en valor absoluto)cuanto mayor sea la
carga nuclearefectiva que experimente el nuevoelectrn. Sin embargo,
existen numerosasexcepciones: todos los gases nobles y loselementos
alcalinotrreos, entre otros,presentan afinidades
electrnicasnegativas. Este hecho se justifica a partirde sus
configuraciones electrnicasparticulares.Universidad Autnoma del
Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno Cruz
En el caso de los gases nobles, el electrnque se agrega va a
pertenecer a la capan+1, ms alejada del ncleo y por lo tantoes muy
poco atrado. En el caso de los alcalinotrreos elelectrn adicional
ocupar un orbital np.Un electrn en este orbital, se encuentramuy
apantallado por los electrones ns(los orbitales s son ms
penetrantes) ypor lo tanto ser, tambin, poco atradopor el
ncleo.Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzTendencia de la afinidad
electrnica en la T. P.En trminos generales y al igual que la energa
de ionizacin, la afinidad electrnicaaumenta de izquierda a derecha
cuando avanzamos en un perodo y disminuye al descender en un grupo.
+ - A E-+Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEn la figura se muestra las
afinidades electrnicas AE1 (en KJ/mol) de los elementos en funcin
de Z. El convenio de signos utilizado en la grfica es contrario al
utilizado en termodin-mica por lo que los signos aparecen
invertidos. Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura
en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado
de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzLiBNBeOUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura
en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzLa tendencia peridica de la AE
es mucho menos marcada que en el caso de la energa de ionizacin.En
un perodo, la tendencia se explica de acuerdo al aumento de la
carga nuclear a lo largo del mismo, lo cual origina un progresivo
aumento en la atraccin del ncleo hacia el electrn que se
incorpora.Las variaciones dentro de un grupo, se explican por el
hecho que el electrn que se incorpora lo hace sucesivamente en
niveles con nmero cuntico principal cada vez mayor. Universidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzExcepcin: el C y el N pertenecen al mismo perodo por lo
quela AE del N debera ser mayor que la del C. Sin embargo,
latendencia no se cumple, por que?La configuracin del N, y del
resto de los elementos del grupo15, es [ ] ns2np3. Para dicha
configuracin y, en particular, enlos orbitales np, la energa de esa
configuracin es muyfavorable ya que existe una alta correlacin de
espn (3electrones con espines paralelos) y no hay prdida de
energapor correlacin de carga ya que no hay electrones apareados.La
configuracin del ion N-, con cuatro electrones en losorbitales p,
obliga a que haya un par de electrones apareados,la afinidad
electrnica debe contrarrestarse por la energa deapareamiento
(repulsin de electrones en un orbital).De esta manera, la EA1del N
es menor de la esperada.Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEjemplo:Que sucede
con las afinidades electrnicas, AE1, de los tomos del segundo
periodo respecto de los del tercero, por ejemplo, F, O y N
comparados con Cl, S y P
respectivamente?AE1KJ/molAE1KJ/molAE1KJ/molF 328.0 N 7.0 O 140.9Cl
349.0 P 72.0 S 200.4Se observa que las AE de tomos como F, O, N,
son menores que las del siguiente periodo, contrario a la tendencia
observada, esto es debido a efectos de tamao.Los tomos del segundo
periodo al ser mas pequeos que los del tercer periodo presentan
repulsiones electrnicas e-- e-que contrarresta la atraccin del
ncleo por los electrones, por lo tanto, la AE es menor.Universidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzEs una medida emprica de la tendencia de untomo para
atraer electrones en una molcula.Esta determinada por la tendencia
de un tomo aganar densidad electrnica adicional y por latendencia a
retener la densidad que ya tena.Pauling bas su escala en datos
termodinmicosrelacionando la electronegatividades entre dostomos
usando energas de enlace de los tomosdirectamente enlazados y de
enlaces puramentecovalentesElectronegatividadD(A-B)=EA-B
[EA-A.EB-B]1/2Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzDedujo que la
diferencia deelectronegatividades en un enlace dado,debe obedecer
la siguiente ecuacin:Pauling asign arbitrariamente el valor dec=4.0
para obtener laselectronegatividades de los demselementos en la
tabla peridicaElectronegatividadcA - cB=0.102 D1/2Universidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzMulliken - JaffSugirieron que la
electronegatividadpuede asociarse con la energa deionizacin y la
afinidad electrnica de untomo determinado, ya que estas energasestn
asociadas con la perdida o gananciaelectrnica en un
tomo.Electronegatividad=(EI + AE) / 2Universidad Autnoma del Estado
de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzAllred
y RochowDefinieron a la electronegatividad como la fuerza
electrosttica ejercida por el ncleo sobre los electrones de
valencia Electronegatividad=14.627 (Z* / r2cov)Universidad Autnoma
del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno
CruzEl mtodo para calcular la c medianteMulliken-Jaff es terico
(escalasabsolutas) ya que se basa en la energa delos orbitales
atmicos de tomos aislados.Los mtodos de Pauling y Allred-Rochowson
empricos, ya que se basan en datosexperimentales, DHfy
rcov.ElectronegatividadUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzTendencia de la
electronegatividad-++ -cUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzUniversidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzUniversidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura
en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzElectronegatividadLa diferencia
de elctronegatividades entre dos tomos enlazados indica el sentido
en el cual la densidad electrnica de dicho enlaceesta
polarizadaPolarizacin es la distorsin de la densidad electrnica de
un tomo por la interaccin con otroUniversidad Autnoma del Estado de
Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEj. En que
sentido estn polarizados los siguientes enlacesH-F, H-Cl, H-Br,
H-I?. Cual es el anlace ms polar de todos ellos?.Universidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzEj. En que sentido estn polarizados los siguientes
enlacesH-F, H-Cl, H-Br, H-I?. Cual es el anlace ms polar de todos
ellos?.Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEj. En que sentido estn
polarizados los siguientes enlacesH-F, H-Cl, H-Br, H-I?. Cual es el
anlace ms polar de todos ellos?.Universidad Autnoma del Estado de
Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco J. Zuno CruzEj. En que
sentido estn polarizados los siguientes enlacesH-F, H-Cl, H-Br,
H-I?. Cual es el anlace ms polar de todos ellos?.Universidad
Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en Qumica Dr. Francisco
J. Zuno CruzEj. En que sentido estn polarizados los siguientes
enlacesH-F, H-Cl, H-Br, H-I?. Cual es el anlace ms polar de todos
ellos?.Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo Licenciatura en
Qumica Dr. Francisco J. Zuno Cruz
