Propiedades periódicas

En esta actividad esperamos que:

1. Describas algunas propiedades periódicas de los elementos.

2. Expliques la relación entre la configuración electrónica de un elemento y sus propiedades.

En la tabla periódica se encuentran organizados los elementos en orden creciente, según su número atómico. Por la colocación en la misma de un elemento, podemos deducir que valores presentan dichas propiedades, así como su comportamiento químico. Estas propiedades que presentan los elementos químicos se repiten secuencialmente en la tabla periódica. Se pueden evidencia ciertas propiedades periódicas como lo son: radio atómico y iónico, energía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad.

Para comprender la variación de las propiedades periódicas hay que considerar tres aspectos básicos:

• Número atómico (Z): representa el número de protones
• El número de niveles energéticos: determina la distancia que hay entre el electrón más externo en relación al núcleo y la atracción que ejerce dicho núcleo sobre los electrones.
• La configuración electrónica: indica el modo como los electrones están organizados en un átomo, permitiendo determinar cuando un átomo puede ganar o perder electrones para adquirir una configuración más estable.

Radio atómico

El radio atómico corresponde a la distancia entre el núcleo y la capa de valencia (electrones de valencia, es decir los electrones del último nivel de energía), es decir, Corresponde a la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales. Entre menor sea el radio atómico mayor será la fuerza de atracción que ejercerá el núcleo sobre los electrones. Los átomos con mayor radio atómico cederán con mayor facilidad sus electrones de valencia.

Como se pueden observar en la imagen el radio atómico aumenta en los grupos (columnas verticales) de arriba abajo y en los periodos (filas horizontales) aumenta de derecha a izquierda.

Cabe resaltar que el radio del catión (átomo que ha cedido electrones y posee carga positiva) es menor que el radio del átomo neutro, mientras que, radio del anión (átomo que ha ganado electrones y posee carga negativa) es mayor que el radio del átomo neutro.

Energía de ionización (EI) o potencial de ionización

Es la energía necesaria para arrancar un electrón a un elemento. En otras palabras, Energía que se necesita para que un átomo neutro en estado gaseoso acepte un electrón. Como se observa en la imagen se incrementa de abajo arriba en los grupos  y de izquierda a derecha en los periodos de la tabla periódica. Los elementos con energía de ionización bajos tienden a perder o ceder con facilidad los electrones para formar cationes.

Afinidad electrónica (AE)

Es la energía liberada al captar un electrón para formar un anión. Aunque los átomos que más energía liberan al captar un electrón se encuentran en la tabla periódica a la derecha, se observa que metales como el litio, en estado gaseoso, también liberan energía formando aniones litio.

Algunos elementos pueden coger más de un electrón, pero solo se desprende energía en la primera captura, el resto son endotérmicas. En general la afinidad electrónica aumenta hacia la derecha y hacia arriba en la tabla periódica, con las excepciones del grupo 2 (IIA) y 15 (VA).

Electronegatividad (EN)

Mide la tendencia de que tiene un átomo unido a otro por enlace químico para atraer los electrones compartidos. En general, la electronegatividad esta relacionada con el tamaño atómico y generalmente incrementa de abajo hacia arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los períodos como se observa en la imagenElectronegatividad (EN)

Mide la tendencia de que tiene un átomo unido a otro por enlace químico para atraer los electrones compartidos. En general, la electronegatividad esta relacionada con el tamaño atómico y generalmente incrementa de abajo hacia arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los períodos como se observa en la imagen.

Carácter metálico

Define el comportamiento metálico o no metálico de un elemento. Un elemento se considera metal desde un punto de vista electrónico cuando cede fácilmente electrones y no tiene tendencia a ganarlos; es decir, los metales son muy poco electronegativos.  El carácter metálico se incrementa en los grupos de arriba abajo y en los períodos de izquierda a derecha.

Configuración electrónica

Corresponde a la distribución de los electrones de u átomo en los orbitales de los diferentes niveles de energía. El llenado de estos orbitales se produce en orden creciente de energía, es decir, desde los orbitales de menor energía hacia los de mayor energía. los orbitales son las regiones alrededor del núcleo de un átomo donde hay mayor probabilidad de encontrar los electrones.

La Configuración Electrónica se escribe ubicando la totalidad de los electrones de un átomo o ion en sus orbitales o subniveles de energía. Existen 7 niveles de energía: 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7.  Un nivel de energía puede llegar a tener hasta cuatro subniveles; s, p, d y f. El máximo de electrones por subnivel de energía es el siguiente: s: 2 electrones, p: 6 electrones, d: 10 electrones y f: 14 electrones.  los subniveles se encuentran distribuidos por nivel así:

Según los subniveles de energía la tabla periódica se encuentra organizada en cuatro bloques así:

El diagrama de Moeller o Regla de las diagonales se utiliza para recordar el orden de llenado de los orbitales atómicos.

Para utilizar la regla de las diagonales simplemente debes seguir las líneas diagonales del diagrama desde arriba hacia abajo. Eso marcará el orden de llenado de los subniveles de energía. La cantidad de electrones se escribe como superíndice. Una vez que un subnivel de energía está "completo" de electrones se pasa al subnivel siguiente.

Ejemplos de Configuración Electrónica

1. Escribir la Configuración Electrónica del Bromo (Br):

PASO 1: Lo primero que debemos conocer es el Número Atómico (Z) del elemento en cuestión. Al tratarse de un átomo neutro, la cantidad de protones será igual a la cantidad de electrones.

PASO 2: El siguiente paso será ubicar la totalidad de los electrones en los orbitales correspondientes utilizando la Regla de las Diagonales.

El Br tiene un número atómico Z= 35, es decir, que tiene 35 protones y 35 electrones.

Siguiendo la Regla de las Diagonales escribimos la configuración electrónica (CE) del Br de la siguiente manera:

Al finalizar la configuración electrónica se puede ordenar así:

1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d¹⁰, 4s², 4p⁵

Teniendo en cuenta la distribución electrónica puedo determinar los siguientes datos:

• Último nivel de energía:  4s², 4p⁵
• Electrones de valencia: 7 electrones (es la suma de los electrones del último nivel de energía)
• Período: 4 (lo determina el último nivel de energía)
• Grupo: 17 o VIIA (lo determina los electrones de valencia). Según el grupo a que pertenece el elemento se pueden clasificar en representativo (Grupo A): cuando el nivel de valencia termina en el subnivel s o s, p, este es el caso del ejercicio anterior, Transición (Grupo B): cuando el nivel de valencia termina en el subnivel s, d, en este caso se suman los electrones de los subniveles s y d del último nivel de energía para determinar el grupo y el periodo será el índice del último nivel de energía, y de transición interna o tierras raras (Grupo B): cuando el nivel de valencia termina en el subnivel s, f, en este caso se suman los electrones de los subniveles s y f del último nivel de energía para determinar el grupo y el periodo será el índice del último nivel de energía.

2. Escribir la Configuración Electrónica del manganeso (Mn):

El Manganeso (Mn) tiene un número atómico Z=25, es decir, que tiene 25 protones y 25 electrones.

Siguiendo la Regla de las Diagonales escribimos la configuración electrónica (CE) del Mn de la siguiente manera:

• Último nivel de energía:  4s², 3d⁵
• Electrones de valencia: 7 electrones (es la suma de los electrones del último nivel de energía)
• Período: 4 (lo determina el último nivel de energía)
• Grupo: 7 o VIIB (lo determina los electrones de valencia).

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