Décimo Cuarta SesiónDécimo Cuarta Sesión

Propiedades periódicas de los Propiedades periódicas de los elementoselementos

Tabla Periódica LargaTabla Periódica Larga

Alrededor de 30 propiedades Alrededor de 30 propiedades de los elementos muestran de los elementos muestran

periodicidadperiodicidad

Carga Nuclear EfectivaCarga Nuclear Efectiva

pantalla efecto - S

S-ZZ

Carga Nuclear EfectivaCarga Nuclear Efectiva

• John C. Slater (1900-1976).

• En 1930, propuso una serie de reglas para calcular el efecto pantalla “S”.

Reglas de SlaterReglas de Slater

1. Se escribe la configuración electrónica del elemento en cuestión

2. Se reescribe dicha configuración electrónica en orden creciente de n y de l para la misma n:

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p, etc.

Reglas de Slater (2)Reglas de Slater (2)

3. Se agrupan los orbitales de la siguiente forma:

(1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d)

(4f) (5s 5p), etc.

Reglas de Slater (3)Reglas de Slater (3)

• Si el electrón considerado está en un grupo (ns np):

4. Los electrones a la derecha del grupos (ns np) considerado no contribuyen a la pantalla.

Reglas de Slater (4)Reglas de Slater (4)

5. Los electrones en el mismo grupo (ns np) que el considerado contribuyen a la pantalla con 0.35 de la carga del e-.

6. Los electrones en n-1 contribuyen con 0.85 de la carga del e-.

7. Los electrones en n-2 o menor contribuyen con 1 (pantalla completa).

Reglas de Slater (5)Reglas de Slater (5)

• Si el electrón considerado está en un grupo (nd) o (nf).

4. Los electrones a la derecha del grupos (nd) o (nf) considerado no contribuyen a la pantalla.

Reglas de Slater (6)Reglas de Slater (6)

5. Los electrones en el mismo grupo (nd) o (nf) que el considerado contribuyen a la pantalla con 0.35.

6. Todos los electrones que se encuentran a la izquierda del grupo (nd) o (nf) considerado contribuyen a la pantalla con 1.

Ejemplo 1Ejemplo 1

• ¿Cuál es la carga nuclear efectiva sobre el electrón de valencia del átomo del 7N?:

1s2 2s2 2p3

(1s)2 (2s2p)5

(1s)2 (2s2p)4

S = (40.35) + (20.85) = 3.10Z* = 7 – 3.1 = 3.9

Ejemplo 2Ejemplo 2

• Considérese el electrón de valencia del átomo de 30Zn:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2

(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)1

S = (10.35) + (180.85) + (101) = 25.65

Z* = 30 - 25.65 = 4.35

Ejemplo 3Ejemplo 3

• Considérese un electrón 3d del átomo de 30Zn:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2

(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)9

S = (90.35) + (181) = 21.15Z* = 30 - 21.15 = 8.85

Porcentaje de la Carga Porcentaje de la Carga NuclearNuclear

• Electrón de valencia del átomo de 30Zn:

14.5 %

• Electrón 3d del átomo de 30Zn

29.5 %

30.30. Utilizando las reglas de Slater, Utilizando las reglas de Slater, calcule la carga nuclear efectiva calcule la carga nuclear efectiva para los siguientes electrones:para los siguientes electrones:

a)a) El electrón de valencia del El electrón de valencia del Calcio.Calcio.

b)b) El electrón de valencia en el El electrón de valencia en el Mn.Mn.

c)c) Un electrón 3d del Mn.Un electrón 3d del Mn.d)d) El electrón de valencia del Br.El electrón de valencia del Br.

Carga Nuclear EfectivaCarga Nuclear Efectiva

• Enrico Clementi Enrico Clementi (1931-) (en la foto) (1931-) (en la foto) y D.L. Raimondi.y D.L. Raimondi.

• Mejores cálculos Mejores cálculos para Z*.para Z*.

NaNa MgMg AlAl SiSi PP SS ClCl ArAr

ZZ 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818

Z* (1s)Z* (1s) 10.63 10.63 11.61 11.61 12.5912.59 13.57 13.57 14.56 14.56 15.5415.54 16.52 16.52 17.5117.51

Z*(2s)Z*(2s) 6.576.57 7.397.39 8.218.21 9.029.02 9.82 9.82 10.63 10.63 11.4311.43 12.23 12.23

Z*(2p)Z*(2p) 6.806.80 7.837.83 8.968.96 9.94 9.94 10.9610.96 11.98 11.98 12.99 12.99 14.0114.01

Z* (3s)Z* (3s) 2.512.51 3.313.31 4.124.12 4.90 4.90 5.645.64 6.376.37 7.077.07 7.767.76

Z* (3p)Z* (3p)       4.074.07 4.294.29 4.894.89 5.485.48 6.126.12 6.766.76

Tendencia de Z* sobre el Tendencia de Z* sobre el electrón de valenciaelectrón de valencia

Aumenta

Radio AtómicoRadio Atómico

• No se pueden obtener radios de No se pueden obtener radios de átomos aislados.átomos aislados.

• Solo en agregados atómicos.Solo en agregados atómicos.

• No se le puede asignar a un átomo un No se le puede asignar a un átomo un radio que le sea característico en todos radio que le sea característico en todos los compuestos.los compuestos.

Radio Atómico (2)Radio Atómico (2)

• El procedimiento que se sigue consiste El procedimiento que se sigue consiste en medir el radio de un átomo en un en medir el radio de un átomo en un gran número de compuestos (por gran número de compuestos (por medio de difracción de rayos X) y sacar medio de difracción de rayos X) y sacar un valor promedio cuando el átomo un valor promedio cuando el átomo interviene en la formación de un cierto interviene en la formación de un cierto número y “tipo de enlace”. número y “tipo de enlace”.

Radio Atómico (3)Radio Atómico (3)

• Se considera que el radio del átomo es Se considera que el radio del átomo es la mitad de la distancia internuclear, la mitad de la distancia internuclear, cuando ambos átomos enlazados son cuando ambos átomos enlazados son idénticos.idénticos.

Radio Atómico (4)Radio Atómico (4)

RadiosRadios

covalentescovalentes

van der Waalsvan der Waals

metálicosmetálicos

iónicosiónicos

sencillossencillos

doblesdoblestriplestriples

Radio Atómico EfectivoRadio Atómico Efectivo

• O simplemente Radio Atómico.O simplemente Radio Atómico.

• Covalente de ligadura sencilla para la Covalente de ligadura sencilla para la mayoría de los elementos.mayoría de los elementos.

• Radio de Van der Waals para los gases Radio de Van der Waals para los gases nobles.nobles.

Radios de Van der WaalsRadios de Van der Waals

• Johannes Diderik Johannes Diderik van der Waals van der Waals (1837-1923)(1837-1923)

Radios de Van der WaalsRadios de Van der Waals

• Cuando las distancias internucleares, Cuando las distancias internucleares, entre átomos de elementos no entre átomos de elementos no metálicos, se miden por técnicas de metálicos, se miden por técnicas de difracción de rayos X, en sólidos se difracción de rayos X, en sólidos se observan dos tipos de distancias.observan dos tipos de distancias.

• La más corta se relaciona con el enlace La más corta se relaciona con el enlace covalente y la más larga se conoce covalente y la más larga se conoce como la distancia de Van der Waals.como la distancia de Van der Waals.

Radios de Van der WaalsRadios de Van der Waals

2rcovalente

2rvdW

rrvdWvdW > r > rcovcov

Elemento

Símbolo

Radio Atómico

Efectivo (en Å)

Radio de Van der

Waals (en Å)

Hidrógeno

H 0.32 1.20

Nitrógeno N 0.70 1.50

Oxígeno O 0.66 1.40

Cloro Cl 0.99 1.80

Azufre S 1.04 1.85

Arsénico AS 1.21 2.00

Radio Atómico EfectivoRadio Atómico Efectivo

Radio Atómico Efectivo Radio Atómico Efectivo Teórico (debido a Z*)Teórico (debido a Z*)

Radio Atómico EfectivoRadio Atómico Efectivo

Radio Atómico EfectivoRadio Atómico Efectivo

Tendencia Radio AtómicoTendencia Radio Atómico

• Disminuye en período.Disminuye en período.

• Aumenta en grupo (o familia).Aumenta en grupo (o familia).

Radio CovalenteRadio Covalente

• La mitad de la distancia internuclear en La mitad de la distancia internuclear en la molécula diatómica homonuclear.la molécula diatómica homonuclear.

• El enlace puede ser sencillo, doble o El enlace puede ser sencillo, doble o triple.triple.

• rrenlace sencilloenlace sencillo r renlace dobleenlace doble r renlace tripleenlace triple

Radio CovalenteRadio Covalente

Radio CovalenteRadio Covalente

A

U

M

E

N

T

A

Disminuye

Radio MetálicoRadio Metálico

• Se pueden definir como la mitad de la Se pueden definir como la mitad de la distancia internuclear entre los átomos distancia internuclear entre los átomos metálicos en una malla cristalina metálicos en una malla cristalina estrechamente empaquetada.estrechamente empaquetada.

Radio Metálico (2)Radio Metálico (2)

CovalenteCovalente

MetálicoMetálico

Radio Metálico (3)Radio Metálico (3)

• Por lo tanto, los radios metálicos Por lo tanto, los radios metálicos generalmente son mayores que los generalmente son mayores que los radios covalentes sencillos; radios covalentes sencillos; aproximadamente, entre un 10% y un aproximadamente, entre un 10% y un 15%, y son menores que los radios de 15%, y son menores que los radios de van der Waals.van der Waals.

Radio Metálico (4)Radio Metálico (4)

Elemento

Símbolo

Radio Covalente

en (Å)

Radio Metálico en (Å)

Potasio K 2.03 2.35

Aluminio Al 1.18 1.43

Hierro Fe 1.17 1.26

Cobre Cu 1.17 1.28

Plata Ag 1.34 1.44

Platino Pt 1.30 1.39

Radio Metálico (4)Radio Metálico (4)

A

U

M

E

N

T

A

Disminuye

Radio IónicoRadio Iónico

• Los cationes son considerablemente Los cationes son considerablemente más pequeños que los átomos neutros, más pequeños que los átomos neutros, en tanto que los aniones son más en tanto que los aniones son más grandes.grandes.

Radio Iónico (2) - CationesRadio Iónico (2) - Cationes

Radio Iónico (3) - AnionesRadio Iónico (3) - Aniones

Radio Iónico (4)Radio Iónico (4)

Radio Iónico (5)Radio Iónico (5)

Radio Iónico (6)Radio Iónico (6)

Radio Iónico (7)Radio Iónico (7)

Ión Radio Covalente

en Å

Radio Iónico en Å (carga del ión)

Sodio 1.54 0.95 (+1)

Potasio

2.03 1.33 (+1)

Rubidio

2.16 1.47 (+1)

Flúor 0.64 1.36 (-1)

Cloro 0.99 1.81 (-1)

Bromo 1.14 1.96 (-1)

Series IsoelectrónicasSeries Isoelectrónicas

• Se puede notar el efecto del Se puede notar el efecto del incremento de la carga nuclear incremento de la carga nuclear efectiva.efectiva.

El Volumen Atómico es una El Volumen Atómico es una propiedad periódicapropiedad periódica