Este documento describe los efectos de la relatividad en la química de los átomos pesados. Explica que los efectos relativistas causan la contracción de los orbitales, el acoplamiento espín-orbital, y anomalías en la energía de ionización y afinidad electrónica. También discute cómo los efectos relativistas afectan las configuraciones electrónicas, los radios atómicos, los tamaños y ángulos de enlace, y estabilizan los estados de oxidación inusuales en algunos elementos pesados.

2. Generalidades
 Cuando un electrón se mueve alrededor de un átomo
masivo y ligeramente cargado su velocidad aumenta y
se hace comparable a la de la luz.
 En ese caso los efectos relativistas se hacen relevantes e
interesantes
 La masa cambia de la siguiente forma:

3. Generalidades
 La ec. De Schrödinger ya no puede ser utilizada y se
usa la Ec. De Dirac
 Los efectos relativistas van aumentando conforme
avanzas en la tabla periódica.

4. Generalidades
 Los orbitales se contraen por efecto de la relatividad
entonces se cree que estos efectos son responsables del
15% de la contracción lantánida.
 Los efectos relativistas también son responsables del
acoplamiento espin-orbital.
 EI y AE anómalas por efectos relativistas.

5. Principales efectos
 Contracción de orbitales d y f. estabilización de
orbitales s y p
 Acoplamiento espin-orbital
 Expansión relativistas radial por lo tanto
destabilización de orbitales d y f mas externos.
 Los tres efectos crecen en función de Z2

6. Propiedades afectadas
 Configuraciones electronicas
 Radio atómico (contracción lantanida y escandida o
del bloque d)
 Tamaño de enlace
 Angulo de enlace

7. Contracción lantánida
 Aproximadamente el 10% de la contracción lantánida
proviene de efectos relativistas.
 Algunos estudios de química teórica son mostrados en
la tabla
 En el caso de los actinoides los efectos son mas
marcados y corresponden a una contracción de aprox.
30 pm

8. ¿Dónde aparecen los efectos
relativistas?
 En catálisis con compuestos de Pd y Pt debido al
cambio de configuración electrónicas de estos metales
 En los mecanismos de reacción de compuestos contra
el cáncer como “cis-platino” ya que este evita la síntesis
de DNA de células cancerígenas.

9. ¿Dónde aparecen los efectos
relativistas?
 El color del oro se debe a estos efectos ya que los
electrones del oro cambian de un orbital 5d a uno 6s
absorbiendo 2.4 eV. Si no fuera por esto el oro seria
blanco como la plata!
 La regla de los 18 electrones presenta algunas
consideraciones relativistas
 El mercurio es liquido a temperatura ambiente gracias
a la contracción relativista del orbital 6s2

10. Efecto del par inerte
 Los efectos relativistas y de escudo provocan la
estabilización del orbital 6s2 lo que evita que este tome
parte en el enlace.
 Esto es lo que impide que algunos elementos no
alcancen su máximo numero de oxidación
 Una comparación entre los diagramas de orbitales de
Sn y PB podemos verlo en la siguiente figura:

12. Efecto del par inerte
 Cuando se considera la geometría del átomo pesado
podemos observar que el par inerte puede ser
“estereoquimicamente activo” o “estereoquimicamente
inactivo”
 También existe el efecto del par libre 4s2 y 5s2
 En el caso del 5s la estabilización es relativista
 En el caso del 4s es por la contracción lantánida y en
menor medida relativista

13. Efecto del par inerte
 Los efectos relativistas son responsables de la
dificultad para oxidar al Pb(II) y al Bi(III)
 Efectos relativistas causan la estabilidad de P(III),
S(IV), As(III), Se(IV), Br(V), Tl(I), Pb(II) y Bi(III)