CAPÍTULO 3 ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO Y SISTEMA PERIÓDICO.pdf

CAPÍTULO 3
EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO
Y SISTEMA PERIÓDICO
REMA

LA NATURALEZA ONDULATORIA DE LA LUZ
Gran parte del conocimiento actual sobre la estructura
electrónica de los átomos provino del análisis de la luz
que emiten o absorben las sustancias.
Todos los tipos de radiación electromagnética se
mueven a través del vacío (v luz = 3x108 m/s). Todas
tienen características ondulatorias parecidas a las
ondas que se mueven en el agua.
La luz que percibimos con nuestros ojos es un claro
ejemplo de radiación electromagnética o energía
radiante.
ORÍGENES DE LA TEORÍA CUÁNTICA
REMA

Una onda electromagnética consiste en la oscilación
de un campo eléctrico y otro magnético en direcciones
perpendiculares, entre sí, y a su vez, perpendiculares
ambos a la dirección de propagación.
REMA

La energía de una onda electromagnética se define
como:
𝐸 = ℎ𝜐 =
ℎ𝑐
𝜆
Si 𝜐 ↑ entonces E ↑ y si 𝜆 ↓ entonces E ↑
Viene determinada por su frecuencia “” o por su
longitud de onda “”, relacionadas entre sí por:
=
c


REMA

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas que
emite o absorbe una sustancia o fuente de energía.
REMA

RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO
La emisión de luz por objetos calientes es conocida
como radiación del cuerpo negro.
Cuerpo negro (CN): objeto teórico capaz de
absorber y emitir todas las longitudes de onda del
espectro electromagnético.
El color (y la intensidad luminosa) de la luz cambia
cuando T cambia (Si T ↑ entonces 𝜆 ↓ y I ↑ ). Así
mismo la longitud de onda y la frecuencia, y la
temperatura está relacionada con la energía. Esto
no pudo ser explicado por la teoría electromagnética
clásica.
REMA

LOS CUANTOS DE PLANCK
Max Planck en 1900, propuso que la energía sólo
puede ser liberada (o absorbida) por los átomos
en "paquetes" de cierto tamaño mínimo.
Ecuanto α 
h, llamada constante de
Planck (6, 63 10-34 J-s)
Ecuanto = h · 
Ecuanto = h · c / 
E = n.h..
REMA

Planck obtuvo la ecuación correcta de la distribución
de energía por parte de objetos calientes.
REMA

CAMBIO CUANTIZADO CONTRA CAMBIO CONTINUO
EN LA ENERGÍA
REMA

EL EFECTO FOTOELÉCTRICO
En 1905, Albert Einstein usó la teoría cuántica de
Planck para explicar el efecto fotoeléctrico.
Ec=qpΔV
REMA

Supuso que la energía
radiante que incide sobre
la superficie del metal se
comporta como un
conjunto de paquetes
fundamentales de energía.
Cada paquete, que es
como una “partícula” de
energía, se denomina
fotón.
REMA

hu = huo +1/2 mv2
Energía fotón = Energía de escape + Energía cinética
Ec=qpΔV
REMA

Gigantes de la cuántica. Niels Bohr (derecha) con Albert Einstein.
Bohr (1885-1962) realizó contribuciones importantes a la teoría
cuántica y fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1922.
REMA

Según el modelo de Rutherford, los electrones, al
girar alrededor del núcleo, deberían perder
continuamente energía, y en consecuencia, se
precipitarían al núcleo.
Bohr basa su teoría en dos hechos nuevos:
o Aparición del espectro del hidrógeno.
o Teoría cuántica de Planck.
MODELO DE BOHR
En 1913, el físico danés Niels Bohr ofreció una
explicación teórica de los espectros de líneas.
REMA

Un espectro se produce cuando la radiación se
separa en sus diferentes componentes de longitud de
onda.
El espectro resultante consiste en una gama continua
de colores, lo que se conoce como espectro
continuo.
REMA

Cada línea de color en estos espectros representa
la luz de una longitud de onda.
Un espectro que contiene radiación solo de
longitudes de onda específicas se conoce como
espectro de líneas.
FIGURA. Espectros de líneas del hidrógeno y del neón
REMA

EL ESPECTRO DEL HIDRÓGENO
J.R. Rydberg
RH= 1,09678·107 m-1
REMA

ESPECTROS ATÓMICOS DE ABSORCIÓN Y EMISIÓN
REMA

Bohr basó su modelo en tres postulados:
1. Solo las órbitas con ciertos radios, correspondientes a
ciertas energías definidas, están permitidas para el
electrón de un átomo de hidrógeno.
2. Un electrón en una órbita permitida se encuentra en
un estado de energía “permitido”. Un electrón en un
estado de energía permitido no irradia energía y, por lo
tanto, no cae en espiral dentro del núcleo.
3. La energía es emitida o absorbida por un electrón solo
cuando este cambia de un estado de energía permitido
hacia otro. Esta energía es emitida o absorbida como
un fotón, que tiene energía.
REMA

Al estado de menor energía se le conoce como
estado basal del átomo. Cuando se encuentra en
una órbita de mayor energía, está en estado
excitado.
FIGURA. Niveles de
energía en el átomo
de hidrógeno
𝐸𝑛 = −𝑅𝐻
𝑍2
𝑛2
RH = 2,18 x 10 – 18 J
REMA

-Un espectro atómico no es continuo porque la
energía del átomo solo tiene ciertos valores
permitidos.
1
𝜆
= 𝑅𝑍2
1
𝑛1
2 −
1
𝑛2
2
-Propuso una ecuación para calcular la energía de
los niveles energéticos en un átomo:
𝐸 = −2.18𝑥10−18
𝐽
𝑍2
𝑛2
𝐸 = −2.18𝑥10−18
𝐽(energía del estado basal del H)
Según Bohr:
REMA

LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR
-Ofrece una explicación del espectro de líneas del
átomo de hidrógeno, pero no puede explicar los
espectros de otros átomos.
-Describir un electrón como una partícula pequeña
que da vueltas en torno al núcleo presenta un
problema.
-El electrón exhibe propiedades de las ondas y el
modelo debe contemplar este hecho.
REMA

La mecánica cuántica surge ante la imposibilidad de
dar una explicación satisfactoria, con los modelos de
la Mecánica clásica, a los espectros de átomos con
más de un electrón. Se fundamenta en los siguientes
principios:
• Dualidad onda-partícula
• Principio de incertidumbre
PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA
CUÁNTICA
REMA

Louis de Broglie pensó que, al igual que la luz,
pese a ser de naturaleza ondulatoria, presentaba
muchas veces una componente corpuscular,
podía ser que la materia normal, tratada siempre
como partícula, tuviese también una naturaleza
ondulatoria.
DUALIDAD ONDA - PARTÍCULA
REMA

RELACIÓN DE DE BROGLIE
De Broglie en 1924 predijo que “Toda materia al
igual que la energía, presenta un carácter dualístico
de onda-partícula”
REMA

E = mc2 ........ 1 PARTÍCULA
E = hc /  ........ 2 ONDA
1=2
Generalización
a cualquier
velocidad
p
h
=

h
m v
 =

REMA

De Broglie utilizó el término ondas de materia para
describir las características ondulatorias de
partículas de material.
FIGURA. Los electrones
como ondas. Los puntos
blancos en esta
micrografía de transmisión
electrónica indican la
parte superior de
columnas de átomos.
REMA

Werner Heisenberg (1926): “ Es imposible conocer
con exactitud y al mismo tiempo, el momento y la
posición del electrón”.
p x  h
4
p = incertidumbre o error en la medida del momento
x = incertidumbre o error en la medida de la posición
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE
DE HEISENBERG
p = mv
p = m.v
p = m.v v x  h
4 m
REMA

ECUACIÓN DE SCHRODINGER
MECÁNICA CUÁNTICA-ONDULATORIA.
TEORÍA ACTUAL
En 1926 Erwin Schrodinger inventó la mecánica
ondulatoria y fue formulada independientemente
de la mecánica cuántica .
Schrödinger modificó una ecuación existente que
describía a una onda tridimensional sin
movimiento imponiendo las restricciones de
longitud de onda sugeridas por ideas de De
Broglie.
REMA

La ecuación propuesta por Schrodinger, ahora es
conocida como ecuación de onda de Schrodinger, la
cual describe el comportamiento de un electrón
dotándole de la naturaleza ondulatoria y corpuscular
simultáneamente.
Su trabajo representó un nuevo enfoque para tratar
con las partículas subatómicas, conocido como
mecánica ondulatoria.
La mecánica ondulatoria describe matemáticamente
el comportamiento de los electrones y los átomos.
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2 Ψ + 2 Ψ + 2 Ψ + 8 2m ( E – V) Ψ = 0
 x2  y2  z2 h2
(Ecuación diferencial de segundo orden)
Donde:
Ψ (psi) : función de onda del electrón
m : masa del electrón
E : energía total de un electrón
V : energía potencial de un electrón
Ψ 2 : probabilidad de encontrar al electrón en
cierta región.
REMA

La solución de esta ecuación da lugar a una serie de
funciones matemáticas llamadas funciones de onda
que describen la onda de materia del electrón. Cada
función de onda describe un estado energético
permitido para los electrones en un átomo. Así, la
cuantización propuesta por Bohr surge ahora durante
el tratamiento matemático de la mecánica cuántica.
Ψ = f (n, ℓ, mℓ)
Cada función de onda
que es solución de la
ecuación de Schrödinger
representa un orbital
atómico.
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-Esta ecuación le permitió calcular los niveles de
energía del átomo de hidrógeno.
-El hidrógeno es el único átomo para el cual se ha
resuelto con exactitud.
-Cada solución se describe mediante un conjunto de
tres números cuánticos.
-Se requieren suposiciones de simplificación para
resolverla para átomos y moléculas más complejos.
-Base del modelo atómico actual.
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Sin embargo, queda por resolver una cuestión
fundamental. ¿cuántos electrones pueden ser
representados por dicha ecuación?
Dirac - Jordan completaron la ecuación de
Schrodinger, incorporando la teoría general de la
relatividad de Einsten a la mecánica cuántica y es
precisamente donde aparece un cuarto parámetro
cuántico denominado “spin” (ms).
Ψ = f (n, ℓ, mℓ, ms)
Ψ(total) = Ψ(n, ℓ,mℓ) ms
REMA

REPRESENTACIÓN DEL ÁTOMO
MECANO -CUÁNTICO
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A la fecha, el aporte ha sido inmenso.
- Ingeniería: Desarrollo de nuevos materiales.
- Medicina: Instrumentos, fármacos, etc.
- Electrónica: Desde el transistor al chip.
- Conocimiento del Universo: Predicción en
el movimiento de las partículas en el universo,
big bang (gran explosión).
- Etc, etc,…
APORTE DEL MODELO MECANO CUÁNTICO
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Los átomos son extremadamente pequeños. Han sido
fotografiados con:
- microscopios electrónicos,
- microscopios de barrido de túnel y
- microscopios de fuerza atómica.
¿PODEMOS VER ÁTOMOS?
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Átomos de una superficie de oro
Obtenida con un microscopio de
Fuerza atómica.
REMA

Átomos de Níquel
Imágenes obtenidas con Microscopio
de Barrido de Efecto Túnel.
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Superficie de
átomos de Níquel
con un átomo de
Xenón unido.
...vemos átomos...
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...“escribimos”con átomos...
...¡y también vemos moléculas!
Átomos de Xenón
sobre superficie de
Níquel
Moléculas de monóxido
de carbono sobre
superficie de platino
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Cómo es que podemos ver imágenes de átomos con un microscopio de barrido de efecto
túnel...
1. Una punta va barriendo la superficie a una distancia de unos cuántos diámetros atómicos.
El barrido se hace punto por punto y línea por línea. En cada punto se mide el efecto túnel
entre la punta de barrido y la superficie. El efecto túnel disminuye exponencialmente al
aumentar la distancia. La punta de barrido se ajusta de acuerdo a estas variaciones (A)
2. La cantidad de ajustes se registra y se puede desplegar como una imagen en escala de
grises (B)
3. En lugar de asignar los valores a un color se puede hacer una representación en tres
dimensiones (C)
4. Y se puede regresar otra vez a la escala de grises (D)
A B C D
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5. Ahora pintamos de gris la superficie completa de manera uniforme, y se ajusta la luz y el
sombreado para dar apariencia tridimensional (E).
6. Se pueden usar diferentes luces a diferentes posiciones con diferentes colores (F).
7. En lugar de pintar la superficie toda de gris se puede usar una paleta de color y pintarla de
acuerdo a la altura (G).
8. O se puede escoger el color de acuerdo a otra propiedad de la superficie, por ejemplo la
curvatura (H).
Entonces, además del Microscopio de barrido de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés
Scanning Tunneling Microscope), se necesitan computadoras y programas de computadora
(software), todo esto nos hace posible VER los átomos.
Tomado de IBM Almaden Reaserch Center, Visualization Lab
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html
E F G H
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EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO
La solución de la ecuación de Schrodinger para el
átomo de hidrógeno produce un conjunto de
funciones de onda con sus correspondientes
energías. Estas funciones de onda se denominan
orbitales.
Cada orbital tiene una energía y una forma
características.
Tres números cuánticos surgen de la solución de
la ecuación de Schrödinger para el átomo de
hidrógeno:
n, l, ml
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NÚMEROS CUÁNTICOS
Describen los estados energéticos del electrón y
también proporcionan tres características
fundamentales del orbital.
Un electrón queda definido por los cuatro números
cuánticos: n, ℓ, mℓ y ms.
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NOMBRE SIGNIFICADO
CARACTERÍSTICA
FÍSICA
VALORES
PERMITIDOS
PRINCIPAL
( n )
NIVEL TAMAÑO
CUALQUIER
VALOR ENTERO
DE MOMENTO
ANGULAR O
SECUNDARIO
O AZIMUTAL
( ℓ )
SUBNIVEL FORMA
CUALQUIER
VALOR ENTERO
ENTRE
0 y ( n-1)
MAGNÉTICO
( mℓ )
ORBITAL ORIENTACIÓN
CUALQUIER
VALOR ENTERO
ENTRE – ℓ y +ℓ
SPIN
(mS)
ELECTRÓN
GIRO DEL
ELECTRÓN
SOLAMENTE DOS
VALORES
(+1/2,-1/2)
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ORBITALES ATÓMICOS
Se llama ORBITAL a la representación completa de
la probabilidad de hallar un electrón en diversos
puntos de un espacio delimitado..
ℓ NOMBRE DEL ORBITAL FORMA
0
1
2
3
3
5
.
.
.
s
p
d
f
g
h
.
.
.
ESFÉRICA
2 LÓBULOS
4 LÓBULOS
FORMAS DIFÍCILES
DE REPRESENTAR
.
.
.
.
REMA

ORBITAL
REPRESENTACIÓN DE ORBITALES
ORBITAL s (ℓ = 0)
1s 2s 3s …
APAREADO O LLENO O SATURADO
DESAPAREADO O SEMILLENO
VACÍO
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ÁTOMOS POLIELECTRÓNICOS
El modelo de la mecánica cuántica no sería muy
útil si no pudiéramos extender a otros átomos. Los
orbitales atómicos de un átomo con muchos
electrones son parecidos a los del átomo de
hidrógeno.
En un átomo polielectrónico, para un valor dado de
n, la energía de un orbital aumenta cuando se
incrementa el valor de ℓ .
Todos los orbitales de una subcapa dada (como los
cinco orbitales 3d, por ejemplo) tienen la misma
energía.
REMA

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE
LOS ÁTOMOS
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
La estructura electrónica de un átomo se indica
mediante su configuración electrónica.
La configuración electrónica es la forma en que los
electrones se distribuyen entre los diferentes
orbitales de un átomo.
Los orbitales se llenan en orden de energía
creciente.
Una configuración electrónica en el estado
fundamental es la distribución de mínima energía
de los electrones en el átomo.
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Se siguen los siguientes principios:
• Principio de mínima energía (aufbau)
• Principio de máxima multiplicidad (regla de
Hund)
• Principio de exclusión de Pauli.
PRINCIPIOS DE CONSTRUCCIÓN
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PRINCIPIO DE MÍNIMA ENERGÍA (AUFBAU)
“Aufbau” palabra alemana que significa
construcción.
“Los electrones se distribuyen en orden creciente
de la energía relativa (ER) de los subniveles “.
1s2 < 2s2 < 2p6 < 3s2 <...
# de electrones
nivel 6 → 6p3
subnivel (ℓ =1)
REMA

PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD
(REGLA DE HUND)
“El orden de llenado en un subnivel es aquel en el que
hay el máximo número de orbitales semillenos. Los
elementos de estos orbitales tienen los spines paralelos”
Ejemplo: (a)
6C:
1s2 2s2 2px 2py 2pz
(b)
2px 2py 2pz
(c)
2px 2py 2pz
REMA

PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI
Wolfgang Pauli (1926)
“En un átomo no puede haber dos electrones que
tengan iguales los cuatro números cuánticos”.
Ejemplo:
(a) (b) (c)
2He :
1s2 1s2 1s2
REMA

REALIZACIÓN DE UNA CONFIGURACIÓN
ELECTRÓNICA
REMA

SUSTANCIA PARAMAGNÉTICA .- Es aquella que es
atraída por un imán y se les reconoce porque tienen
electrones desapareados.
electrones desapareados
2p
REMA

SUSTANCIA DIAMAGNÉTICA .- Es aquella que es
débilmente repelida o no son atraídas por un imán,
en este caso no tiene electrones desapareados.
electrones apareados
2p
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MOMENTO MAGNÉTICO (  )
Es la fuerza con que es atraída una sustancia
paramagnética por un campo magnético externo.
La susceptibilidad paramagnética de una sustancia
se mide en términos de un momento magnético
(  ), que se relaciona con el número de electrones
no apareados ( i ).
 =  i (i +2)
i = número de electrones desapareados
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CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA ESTABLE
Sucede cuando un átomo completa ocho electrones
en su última capa.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA KERNEL
(Simplificada)
“Kernel” palabra alemana que significa corazón.
Se puede realizar la distribución electrónica
simplificada haciendo uso de la configuración
electrónica de un gas noble, más cercano al
elemento.
Ejemplo: 13Al : [Ne] 3s2 3p1
donde: [Ne] representa el Kernel de neón.
(centro de gas noble)
REMA

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Y
TABLA PERIÓDICA
Las configuraciones electrónicas de los
elementos están relacionadas con su posición
en la tabla periódica, la cual está estructurada
de modo que los elementos que tienen un
mismo patrón de configuración de los
electrones de la capa externa (de valencia)
estén dispuestos en columnas.
REMA

Los químicos siempre han sentido la necesidad de
clasificar los elementos para facilitar su estudio. Se
intentaron varias clasificaciones, casi todas con
defectos.
ANTECEDENTES
HIPÓTESIS DE PROUT
Guillermo Prout (1815).
H  GENERADOR
He = H + H
Li = H + H + H . . .
REMA

TRIADAS DE DOBEREINER
John Dobereiner (1817).
Li (7) – Na (23) – K (39)
Ca (40) – Sr (88,5) – Ba (137)
. 7 + 39
. P.A. (Na) = ------------ = 23,0
. 2
OCTAVAS DE NEWLANDS
J.Newlands (1864).
1 2 3 4 5 6 7 8
Li Be B C N O F Na
Na Mg Al Si P S Cl K
K ...
REMA

LEY PERIÓDICA DE MENDELEEV
Dimitri Mendeleev 1869: “Las propiedades de los
elementos químicos están en función periódica de
sus pesos atómicos”
LOTHAR MEYER: Clasifica a los elementos por
sus propiedades físicas.
D. MENDELEEV : Clasifica a los elementos por
sus propiedades químicas.
REMA

LEY PERIÓDICA MODERNA
Henry Moseley (1913): Basándose en
experimentos con rayos X determinó los números
atómicos de los elementos.
𝟏

REMA

Ley Periódica: “ Las propiedades físicas y químicas
de los elementos son función periódica de sus
números atómicos ”.
𝟏

= a (Z – b)
o
donde:  : longitud de onda de rayos X
a y b (m y b) : constantes que dependen del
elemento químico
𝟏

= mZ 2 + b
REMA

TABLA PERIÓDICA MODERNA (FORMA LARGA)
Fue propuesta por A. Werner (1895), es una
modificación de la Tabla de Mendeleev, en donde se
utiliza los conceptos actuales cuánticos de los
niveles de energía y los subniveles energéticos.
REMA

LOS SÍMBOLOS QUÍMICOS
Un símbolo químico es un signo abreviado que
permite reconocer un compuesto o un elemento
químico, sin la necesidad de utilizar su denominación
completa.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada,
IUPAC, ha establecido una simbología para los
elementos químicos, creando un lenguaje universal.
REMA

DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Los elementos están ordenados en función creciente
de sus números atómicos y se hallan distribuidos:
-En 7 filas denominados PERÍODOS.
-En 18 columnas o familias, los cuales se ordenan
en GRUPOS, 8 grupos A y 8 grupos B.
REMA

CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS
-POR SU ESTRUCTURA ATÓMICA
Los átomos de los elementos de un grupo del
sistema periódico tienen todos la misma
configuración electrónica en la capa más externa.
REMA

-POR SUS PROPIEDADES
• Metales.- Pierden con facilidad los electrones de
su última capa, buenos conductores del calor y la
electricidad.
• No metales.- Tienen características generales
opuestas a la de los metales, siendo la principal la
tendencia de ganar electrones.
• Metaloides.- Propiedades intermedias entre metal
y no metal.
REMA

-POR LOS GRUPOS CARACTERÍSTICOS
A : Elementos Representativos.
B : Elementos de Transición.
…
REMA

-POR SUS NOMBRES TÍPICOS
Metales alcalinos, metales alcalinos térreos, boroides
o térreos, carbonoides, etc.
Bloque Grupo Nombres Config. Electrón.
s
IA
IIA
Alcalinos
Alcalino-térreos
n s1
n s2
p
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
VIIIA
Térreos
Carbonoideos
Nitrogenoideos
Anfígenos (o calcógenos)
Halógenos
Gases nobles
n s2 n p1
n s2 n p2
n s2 n p3
n s2 n p4
n s2 n p5
n s2 n p6
d Elementos de transición n s2(n–1) d1-10
f
El. de transición Interna
(lantánidos y actínidos)
n s2 (n–1)d1(n–2)f1-14
REMA

UBICACIÓN DE UN ELEMENTO EN LA T. P.
La configuración electrónica externa de un elemento
permite ubicar su posición en la tabla periódica, es
decir el grupo y período al cual pertenece.
Indica el período
ns2np3
Indica el grupo
2+3=5
e-
s última capa
Grupo: VA
Indica que el último
electrón está en el
orbital p
REMA

ELEMENTOS REPRESENTATIVOS : GRUPO A
PERÍODO : Última capa o nivel
GRUPO : e- de la última capa
C.E. : Terminan en el subnivel “s” y “p”
ELEMENTOS DE TRANSICIÓN: GRUPO B
PERÍODO : Última capa o nivel
GRUPO : e- última capa + e- subnivel
incompleto
C.E. : Terminan en el subnivel “d” .
REMA

PROEDADES PERIÓDICAS
Son propiedades que presentan los elementos
químicos y que se repiten secuencialmente en la
Tabla Periódica. Por su posición en la misma,
podemos deducir qué valores presentan dichas
propiedades, así como su comportamiento
químico.
PROPIEDADES PERIÓDICAS
REMA

VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES PERIÓDICAS
-TAMAÑOS ATÓMICOS
El tamaño atómico es algo difícil de definir, pero
cuando se tiene que ser más específico se define en
términos de su radio atómico (RA).
REMA

El radio metálico de un elemento metálico se
define como la mitad de la distancia, determinada
experimentalmente, entre los núcleos de átomos
vecinos del sólido.
REMA

El radio covalente de un elemento no metálico
se define, de forma similar, como la mitad de la
separación internuclear de átomos vecinos del
mismo elemento en la molécula.
REMA

El radio iónico está relacionado con la distancia
entre los núcleos de los cationes y aniones
vecinos.
REMA

RADIO IÓNICO
El radio iónico es el radio de un catión o de un anión.
Radio de un catión es siempre menor que el radio
del átomo del cual procede.
REMA

Radio de un anión es siempre mayor que el radio
del átomo del cual procede.
REMA

COMPARACIÓN DE RADIOS ATÓMICOS E IÓNICOS
REMA

r CATIÓN < r ÁTOMO NEUTRO < r ANIÓN
RA
AUMENTA
AUMENTA
REMA

CASOS:
1. Para especies isoelectrónicas el radio del ión
disminuye con el aumento de su carga nuclear (Z).
Ejm.
r > r > r
15 P 3 -
16 S 2 -
17 Cl 1 -
2. Para cationes de un mismo elemento el radio
disminuye con el aumento de la carga iónica.
Ejm.
r > r
Cr 3 + Cr 6 +
REMA

3. Para aniones de un mismo elemento el radio
aumenta con el aumento da la carga iónica.
Ejm.
r < r
O 1 - O 2 -
4. Para elementos que pertenecen a un mismo
grupo, si sus iones tienen la misma carga iónica,
el radio del ión aumenta con el aumento de la
carga nuclear (Z).
Ejm.
r < r
12 Mg 2 +
20Ca 2 +
REMA

-ENERGÍA DE IONIZACIÓN (E.I.)
Es la mínima energía que debemos dar a un átomo
gaseoso para arrancarle un electrón y así formar un
ión gaseoso.
REMA

Ejemplo: 11Na
Na (g) + E.I.1 → Na +
(g) + 1e-
Na +
(g) + E.I.2 → Na ++
(g) + 1e-
E.I.1 < E.I.2 < E.I.3 < ...
AUMENTA
E.I.
AUMENTA
REMA

-AFINIDAD ELECTRÓNICA (A.E.)
Es el cambio de energía que experimenta un átomo
cuando se le añade un electrón, en el estado
gaseoso. Generalmente es energía emitida.
REMA

Ejemplo: F(g) + 1e- → F -
(g) + A.E.
Las primeras electroafinidades son energías
negativas y los demás son positivas.
AUMENTA
A.E o E.A.
AUMENTA
REMA

-ELECTRONEGATIVIDAD (E.N.)
Es la capacidad que tiene un átomo para ganar
electrones de otro átomo.
E.N.
AUMENTA
AUMENTA
REMA

-CARÁCTER METÁLICO (C.M)
Tendencia a perder electrones.
-CARÁCTER NO METÁLICO (C.N.M.)
Tendencia a ganar electrones.
C.M. C.N.M.
AUMENTA AUMENTA
AUMENTA
AUMENTA
REMA

- El carácter metálico (reductor) se halla relacionado
con el carácter básico de los óxidos. Cuanto más
metálico, más básico será el óxido metálico.
Si disminuye el grado de oxidación del elemento
metálico y aumenta su radio iónico entonces
aumenta la BASICIDAD.
Ejm:
Na OH es más fuerte Mg (OH)2
REMA

- Análogamente la relación entre el carácter no
metálico (oxidante) de los elementos con el carácter
ácido.
Si aumenta el grado de oxidación del elemento y
disminuye su radio iónico entonces aumenta la
ACIDEZ.
Ejm.
H Cl O3 es más fuerte H2 SO4
- Para compuestos binarios formados por la
combinación del hidrógeno con elementos no
metálicos, hay una tendencia hacia el aumento de
acidez con el número atómico (Z).
Ejm.
H Cl es más fuerte HF
REMA

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
-PROPIEDADES FÍSICAS
Metales:
• La elevada conductividad eléctrica disminuye al
aumentar la temperatura.
• Alta conductividad térmica.
• Gris metálico o brillo plateado, excepto el cobre y
el oro.
• Casi todos son sólidos, excepto el mercurio .
• Maleables.
• Dúctiles.
• El estado sólido se caracteriza por enlace
metálico.
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No metales:
• Mala conductividad eléctrica, excepto el carbono
en forma de grafito.
• Buenos aislantes térmicos, excepto el carbono
en forma de diamante.
• Sin brillo metálico.
• Sólidos, líquidos o gases.
• Quebradizos en estado sólido.
• No dúctiles.
• Moléculas con enlace covalente, los gases
nobles son monoatómicos.
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-PROPIEDADES QUÍMICAS
Metales:
• Las capas externas contienen pocos electrones;
por lo general 3 o menos.
• Energías de ionización bajas.
• Afinidades electrónicas ligeramente negativas o
positivas.
• Electronegatividades bajas.
• Forman cationes perdiendo e - .
• Forman compuestos iónicos con los no metales.
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No metales:
• Las capas externas contienen cuatro o más
electrones, excepto el hidrógeno.
• Energías de ionización altas.
• Afinidades electrónicas muy negativas.
• Electronegatividades altas.
• Forman aniones ganando e - .
• Forman compuestos iónicos con metales, excepto
los gases nobles y compuestos moleculares
(covalentes) con otros no metales.
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PREDICCIÓN DE PROPIEDADES PERIÓDICAS
MÉTODO DE MENDELEEV O MEDIA ARITMÉTICA
Se puede hallar propiedades desconocidas de un
elemento como la media aritmética de las
propiedades de los elementos que lo rodean.
Deben pertenecer a un grupo característico A o B
los 5 elementos involucrados.
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Ejm. ρAl = a , ρC = b , ρP = c ,
ρAl = a , ρC = b , ρP = c ,
ρGe = d , ρSi = ?
III A IVA VA ρB = e , ρN = f
B C N ρGa = g , ρAs = h
Al Si P ρSi = a +b + c+ d
Ga Ge As 4
MÉTODO DE CÁLCULO COMPARATIVO
Se puede hallar propiedades de un elemento
mediante la comparación de magnitudes conocidas.
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Ejm.
Predecir la energía de enlace O-Br en base a la
siguiente información.
Enlace Energía de enlace
(kJ/mol)
Enlace Energía de enlace
(kJ/mol)
H-H 436 O-H 463
H-C 413 O-C 358
H-N 391 O-N 201
H-F 567 O-O 146
H-Cl 431 O-F 190
H-Br 366 O-Cl 203
H-I 299 O-I 234
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Energía de enlace O-E
Energía de enlace H-E
F
Cl
Br
I
I
Br Cl F
Energía de enlace O-Br = 212 kJ/mol
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Estado natural de algunos elementos. En el sentido de
las agujas del reloj, de arriba a la izquierda: (a) los
líquidos bromo (Br2) y mercurio (Hg); y (b) los sólidos
iodo (I2), cadmio (Cd); fosforo (rojo) y cobre (Cu).
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