Relaciones periódicas de los elementos

Unidad 2

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Química, R. Chang, Séptima Edición.

8.1

Fechas del descubrimiento de los elementos

En la antigüedad

Edad Media – 1700

8.2

ns1

ns2

ns2

np1

ns2

np2

ns2

np3

ns2

np4

ns2

np5

ns2

np6

d1

d5 d10

4f

5f

Configuraciones electrónicas de los elementos en el estado fundamental

9.1

Electrones de valencia son los electrones másexternos de un átomo. Los electrones de valenciason los electrones que participan en el enlace químico.

1A 1ns1

2A 2ns2

3A 3ns2np1

4A 4ns2np2

5A 5ns2np3

6A 6ns2np4

7A 7ns2np5

Grupo # de e- valenciaConfiguración e-

8.2

Clasificación de los elementos

Elementos representativos

Gases nobles

Metales de transición

Zinc Cadmio Mercurio

Lantánidos

Actínidos

Configuración electrónica de cationes y aniones

Na [Ne]3s1 Na+ [Ne]

Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar]

Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne]

Los átomos neutros pierden electrones para formar cationes. Cada ion tiene la configuración electrónica estable de un gas noble.

H 1s1 H- 1s2 ó [He]

F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 ó [Ne]

O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 ó [Ne]

N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 ó [Ne]

Los átomos neutros ganan electrones para formar aniones. Cada ion tiene la configuración electrónica estable de un gas noble.

de los elementos representativos

8.2

+1

+2

+3 -1-2-3

Cationes y aniones de los elementos representativos

8.2

Na+: [Ne] Al3+: [Ne] F-: 1s22s22p6 o [Ne]

O2-: 1s22s22p6 o [Ne] N3-: 1s22s22p6 o [Ne]

Na+, Al3+, F-, O2- y N3- todos ellos son isoelectrónicos con Ne

¿Qué átomo neutro es isoelectrónico con H- ?

H-: 1s2 tiene la misma configuración electrónica que He

8.2

Configuración electrónica de cationes derivados demetales de transición

8.2

Cuando se forma un catión de un átomo de un metal de transición, los electrones que siempre se pierden primero son los del orbital ns y después se pierden los electrones de los orbitales (n – 1)d.

Fe: [Ar]4s23d6

Fe2+: [Ar]4s03d6 ó [Ar]3d6

Fe3+: [Ar]4s03d5 ó [Ar]3d5

Mn: [Ar]4s23d5

Mn2+: [Ar]4s03d5 ó [Ar]3d5

Carga nuclear efectiva (Zefec) es la “carga positiva” que sienten los electrones.

Na

Mg

Al

Si

11

12

13

14

10

10

10

10

1

2

3

4

186

160

143

132

ZefecCoreZ Radio

Zefec = Z - 0 < < Z ( = constante de protección)

Zefec Z – número de electrones de las capas internas o electrones de “core”

En un periódoa medida que la

Zefec aumentael radio disminuye

8.3

8.3

Aumenta el radio atómico

Aum

enta

el r

adio

ató

mic

o

Radio Atómico

8.3

Rad

io a

tóm

ico

(p

m)

Número atómico

8.3

Comparación del radio atómico con el radio iónico

Número atómico Número atómico

Ra

dio

(pm

)

Ra

dio

(pm

)

El Catión siempre es más pequeño que el átomo neutro a partir del cual se formó.

El Anión siempre es más grande que el átomo neutro a partir del cual se formó.

8.3

8.3

Radio Iónico

Energía de ionización es la energía mínima (en kJ/mol) necesaria para quitar un electrón de un átomo en estado gaseoso, en su estado fundamental.

I1 + X (g) X+

(g) + e-

I2 + X (g) X2+(g) + e-

I3 + X (g) X3+(g) + e-

I1 - primera energía de ionización

I2 - segunda energía de ionización

I3 - tercera energía de ionización

8.4

I1 < I2 < I3

Capa n=1 llena

Capa n=2 llena

Capa n=3 llenaCapa n=4 llena

Capa n=5 llena

8.4

Variación de la primera energía de ionización con el número atómico

Pri

mer

a en

erg

ía d

e io

niz

ació

n (

kJ/m

ol)

Número atómico (Z)

Tendencia general de la primera energía de ionización

8.4

Incremento de la 1a. energía de ionización

Incr

emen

to d

e la

1a. e

nerg

ía d

e io

niza

ción

Afinidad electrónica es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión.

X (g) + e- X-(g)

8.5

F (g) + e- X-(g)

O (g) + e- O-(g)

H = -328 kJ/mol AE = +328 kJ/mol

H = -141 kJ/mol AE = +141 kJ/mol

8.5

Afinidad Electrónica contra Número Atómico

Número atómico (Z)

Afi

nid

ad e

lect

rón

ica

(kJ/

mo

l)

8.6

Relaciones diagonales en la tabla periódica

Elementos del grupo 1A (ns1, n 2)

M M+1 + 1e-

2M(s) + 2H2O(l) 2MOH(ac) + H2(g)A

umen

ta la

rea

ctiv

idad

ad

8.6

4Li(s) + O2(g) 2Li2O(s)

2Na(s) + O2(g) Na2O2 (s)

K(s) + O2(g) KO2 (s)

Elementos del grupo 2A (ns2, n 2)

M M+2 + 2e-

Be(s) + 2H2O(l) No reaccionan

8.6

Mg(s) + 2H2O(g) Mg(OH)2(ac) + H2(g)

M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(ac) + H2(g) M = Ca, Sr o Ba

Aum

enta

la r

eact

ivid

adad

Elementos del grupo 3A (ns2np1, n 2)

8.6

4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)

2Al(s) + 6H+(ac) 2Al3+

(ac) + 3H2(g)

Elementos del grupo 7A (ns1np5, n 2)

X + 1e- X-1

X2(g) + H2(g) 2HX(g)

Aum

enta

la r

eact

ivid

ad

8.6