Propiedades Periódicas

Las propiedades periódicas son aquellas que varían de forma gradual al movernos en un determinado sentido en el sistema periódico. Como más adelante veremos, existe una periodicidad de esas propiedades en la tabla. Esto implica que la variación de una de ellas en los grupos va a responder a una regla general. Dicha variación nos permite, al conocer estas reglas de variación, cuál va a ser el comportamiento químico de un elemento, ya que dicho comportamiento, depende en gran manera, de sus propiedades periódicas.

La comprensión de esta periodicidad permitirá entender mejor el enlace de los compuestos simples, así como la variación periódica detectada en las propiedades físicas de los elementos químicos (puntos de fusión, de ebullición, etc..).

1.-RADIO ATÓMICO

El radio atómico identifica la distancia que existe entre el núcleo y el orbital más externo de un átomo. Por medio del radio atómico, es posible determinar el tamaño del átomo.

  El tamaño de un átomo no es invariable, sino que depende del entorno inmediato en el que se encuentre, de su interacción con los átomos vecinos. Estimar el tamaño de los átomos es un poco complicado, debido a la naturaleza difusa de la nube electrónica que rodea al núcleo y que varía según los factores ambientales. Se realizan las medidas sobre muestras de elementos puros no combinados químicamente y los datos así obtenidos son los tamaños relativos de los átomos.

El radio atómico de un elemento es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos vecinos.

Variación periódica del Radio atómico.

• Aumentan hacia abajo en un grupo (en cada nuevo periodo los electrones más

externos ocupan niveles que están más alejados del  núcleo, los orbitales de

mayor energía son cada vez más grandes, y además, el efecto de

apantallamiento hace que la carga efectiva aumente muy lentamente de un

período a otro).

• Disminuyen a lo largo de un periodo (los nuevos electrones se encuentran en el

mismo nivel del átomo, y tan cerca del núcleo como los demás del mismo nivel.

El aumento de la carga del núcleo atrae con   más fuerza los electrones y el

átomo es más compacto).

 

• En el caso de los elementos de transición, las variaciones no son tan obvias ya

que los electrones se añaden a una capa interior, pero todos ellos tienen radios

atómicos inferiores a los de los elementos de los grupos precedentes IA y IIA.

Los volúmenes atómicos van disminuyendo hasta que llega un momento en el

que hay tantos electrones en la nueva capa que los apantallamientos mutuos y

las repulsiones se hacen importantes, observándose un crecimiento paulatino

tras llegar a un mínimo.

2.-RADIO IÓNICO

El radio iónico es, al igual que el radio atómico, la distancia entre el centro del núcleo del átomo y el electrón estable más alejado del mismo, pero haciendo referencia no al átomo, sino al ion. 

La estructura y la estabilidad de los sólidos iónicos dependen de manera crucial del tamaño de los iones.Éste determina tanto la energía de red del sólido como la forma en que los iones se empacan en el sólido.

El tamaño de un ion depende de: 

• Su carga nuclear.

• Número de electrones.

• Orbitales en los que residen los electrones de la capa exterior.  

Variación periódica

• Los iones positivos sencillos son siempre más pequeños que los átomos de los que

derivan y, al aumentar la carga positiva, su tamaño disminuye.

• Los iones sencillos cargados negativamente son siempre mayores que los átomos

de los que derivan. El tamaño aumenta con la carga negativa.

• Dentro de un grupo, las diferencias entre los radios atómicos e iónicos son muy

parecidas. Para iones con la misma carga, el tamaño aumenta conforme bajamos

por un grupo de la tabla periódica. Un aumento en el número cuántico principal

del orbital ocupado más externo de un ion, aumenta también el tamaño del ion así

como el del átomo del que deriva

 

3-POTENCIAL DE IONIZACIÓN

1 º Potencial de ionización:

Energía necesaria para arrancar un e- de un átomo aislado en fase gaseosa en su estado

fundamental y obtener un ion monopositivo gaseoso en su estado fundamental más un electrón sin energía cinética. Siempre se les asigna un valor positivo, por tratarse de una reacción endotérmica (abosorbe energía).

2º Potencial de ionización:

 Energía necesaria para arrancar a un ion monopositivo gaseoso en estado fundamental y

obtener un ion dipositivo en las mismas condiciones mas un electrón sin energía cinética.

Energía de ionización total  para llegar a un ion determinado es la suma de los  sucesivos

potenciales de ionización.

 Las energías de ionización miden, por tanto, la fuerza con que el átomo retiene sus

electrones. Energías pequeñas indican una fácil eliminación de electrones y por

consiguiente una fácil formación de iones positivos. 

 Los potenciales de ionización sucesivos para un mismo elemento crecen muy

deprisa, debido a la dificultad creciente para arrancar un electrón cuando existe

una carga positiva que le atrae y menos cargas negativas que le repelan. 

 

 El conocimiento de los valores relativos de las energías de ionización sirve para

predecir si un elemento tenderá a formar un compuesto iónico o covalente 

Variación periódica:

• Dentro de una familia, el aumento del número de electrones tiende a reducir

el potencial de ionización debido a los efectos combinados del tamaño y de

efecto pantalla. Al descender en un grupo, se obtienen átomos más

voluminosos en los que los electrones están menos retenidos, por lo que el

potencial de ionización decrecerá.

• En un periodo tiende a aumentar al hacerlo el número atómico. En principio,

la tendencia que cabria esperar es que al aumentar la carga nuclear efectiva y

no aumentar apenas el radio atómico, la energía de ionización sea cada vez

mayor.

• En cada segmento periódico, los gases nobles tienen las energías de ionización

más elevadas. Estos gases son elementos muy estables y sólo los más pesados de

ellos muestran alguna tendencia a unirse con elementos para dar compuestos.

4.-AFINIDAD ELECTRÓNICA

Energía desprendida en un proceso en el que un determinado átomo neutro gaseoso en estado fundamental, capta un electrón para dar un ion mononegativo gaseoso en estado fundamental.

Este proceso de captación de electrones suele ser   favorable (la atracción nuclear compensa la repulsión electrónica).

Las segundas, terceras, ... afinidades electrónicas son siempre energéticamente desfavorables. 

La energía total puesta en juego para pasar de un átomo neutro en estado fundamental y gaseoso a un ion negativo con n cargas es la suma de las afinidades electrónicas.

Variación periódica

 La variación de afinidad electrónica dentro del sistema periódico es similar a la

variación del potencial de ionización, aunque es mucho menos periódica. A partir

de estas dos propiedades se puede analizar hasta que punto un átomo neutro está

satisfecho con su número de electrones. A mayor potencial de ionización y

electroafinidad, mayor es la apetencia electrónica  (electronegatividad) de la

especie.

5.ELECTRONEGATIVIDAD

La electronegatividad de un elemento mide su tendencia a atraer hacia sí electrones, cuando está químicamente combinado con otro átomo. Cuanto mayor sea, mayor será su capacidad para atraerlos.

• Pauling la definió como la capacidad de un átomo en una molécula para atraer

electrones hacia así. Sus valores, basados  en datos termoquímicos, han sido

determinados en una escala arbitraria, denominada  escala de Pauling, cuyo

valor máximo es 4 que es el valor asignado al flúor, el elemento más

electronegativo. El elemento menos  electronegativo, el cesio, tiene una

electronegatividad de 0,7.

• La electronegatividad de un átomo en una molécula está relacionada con su

potencial de ionización y su electroafinidad.

• Un átomo con una afinidad electrónica muy negativa  y un potencial de

ionización elevado, atraerá electrones de otros átomos y además se resistirá a

dejar ir sus electrones ante atracciones externas; será muy electronegativo.

Variación periódica

• Las electronegatividades de los elementos representativos aumentan de izquierda a

derecha a lo largo de los periodos y de abajo a arriba dentro de cada grupo. 

• Las variaciones de electronegatividades de los elementos de transición no son tan

regulares. En general, las energías de ionización y las electronegatividades son

inferiores para los elementos de la zona inferior izquierda de la tabla periódica que

para los de la zona superior derecha. 

• El concepto de la electronegatividad es muy útil para conocer el tipo de enlace que

originarán dos átomos en su unión:

• El enlace entre átomos de la misma clase y de la misma electronegatividad es

apolar.

• Cuanto mayores sean las diferencias de electronegatividad entre dos átomos tanto

mayor será la densidad electrónica del orbital molecular en las proximidades del

átomo más electronegativo. Se origina un enlace polar.

• Cuando la diferencia de electronegatividades es suficientemente alta, se produce

una transferencia completa de electrones, dando lugar a la formación de especies iónicas.

La electronegatividad es una medida de la fuerza con la que un átomo atrae un par de

electrones de un enlace. Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre

átomos implicados en un enlace más polar será éste.

Los compuestos formados por elementos con electronegatividades muy diferentes tienden

a formar enlaces con un marcado carácter iónico

 

5.1 CARÁCTER METÁLICO 

Se entiende por metal un elemento con pocos electrones en su última capa ( 1 ó 2) y

excepcionalmente (3 ó 4)  y gran tendencia a cederlos.

.

El no metal tendrá gran tendencia a la captación de electrones.  Por tanto a medida que descendemos en un grupo los electrones están “ más libres” , menos atrapados por el campo de atracción del núcleo y el carácter metálico aumentará.

Al avanzar hacia la derecha en un periodo la afinidad electrónica al aumentar, hace que el

átomo tenga tendencia a captar electrones (mayor electronegatividad), y por tanto el carácter metálico disminuirá