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Décimo Cuarta Sesión Propiedades Periódicas Alrededor de 30 propiedades de los elementos muestran periodicidad Propiedades Periódicas 1 • • • • • • Radio atómico Radio iónico Volumen atómico Energía de ionización Afinidad electrónica Electronegatividad Propiedades Periódicas 2 • • • • • Valencia y número de oxidación Potencial estándar de óxido-reducción Densidad Puntos de ebullición y fusión Calores de evaporización, sublimación y solvatación Propiedades Periódicas 3 • • • • • • Dureza Maleabilidad Comportamiento magnético Energía de enlace Coeficiente de expansión térmica Índice de refracción Propiedades Periódicas 4 • Espectro óptico (Visible, UV y RX) • Conductividad térmica y eléctrica • Etc. Carga Nuclear Efectiva Z Z -S S - efecto pantalla Carga Nuclear Efectiva • John C. Slater (1900-1976). • En 1930, propuso una serie de reglas para calcular S. Reglas de Slater 1. Se escribe la configuración electrónica del elemento en cuestión en orden creciente de n y de l para la misma n: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p, etc. Reglas de Slater (2) 2. Se agrupan los orbitales de la siguiente forma: (1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d) (4f) (5s 5p), etc. Reglas de Slater (3) • Si el electrón considerado está en un grupo (ns np): 3. Los electrones a la derecha del grupos (ns np) considerado no contribuyen a la pantalla. Reglas de Slater (4) 4. Los electrones en el mismo grupo (ns np) que el considerado contribuyen a la pantalla con 0.35 de la carga del e-. 5. Los electrones en n-1 contribuyen con 0.85 de la carga del e-. 6. Los electrones en n-2 o menor contribuyen con 1 (pantalla completa). Reglas de Slater (5) • Si el electrón considerado está en un grupo (nd) o (nf). 3. Los electrones a la derecha del grupos (nd) o (nf) considerado no contribuyen a la pantalla. Reglas de Slater (6) 4. Los electrones en el mismo grupo (nd) o (nf) que el considerado contribuyen a la pantalla con 0.35. 5. Todos los electrones que se encuentran a la izquierda del grupo (nd) o (nf) considerado contribuyen a la pantalla con 1. Ejemplo 1 • ¿Cuál es la carga nuclear efectiva sobre el electrón de valencia del átomo del 7N?: 1s2 2s2 2p3 (1s)2 (2s2p)5 (1s)2 (2s2p)4 S = (40.35) + (20.85) = 3.10 Z* = 7 – 3.1 = 3.9 Ejemplo 2 • Considérese el electrón de valencia del átomo de 30Zn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 (1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2 (1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)1 S = (10.35) + (180.85) + (101) = 25.65 Z* = 30 - 25.65 = 4.35 Ejemplo 3 • Considérese un electrón 3d del átomo de 30Zn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 (1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2 (1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)9 S = (90.35) + (181) = 21.15 Z* = 30 - 21.15 = 8.85 Porcentaje de la Carga Nuclear • Electrón de valencia del átomo de 30Zn: 14.5 % • Electrón 3d del átomo de 30Zn 29.5 % 29. Utilizando las reglas de Slater, calcule la carga nuclear efectiva para los siguientes electrones: a) El electrón de valencia del Calcio. b) El electrón de valencia en el Mn. c) Un electrón 3d del Mn. d) El electrón de valencia del Br. Carga Nuclear Efectiva • Enrico Clementi (1931-) (en la foto) y D.L. Raimondi. • Mejores cálculos para Z*. Z Na Mg Al Si P S Cl Ar 11 12 13 14 15 16 17 18 Z* (1s) 10.63 11.61 12.59 13.57 14.56 15.54 16.52 17.51 Z*(2s) 6.57 7.39 8.21 9.02 9.82 10.63 11.43 12.23 Z*(2p) 6.80 7.83 8.96 9.94 10.96 11.98 12.99 14.01 Z* (3s) 2.51 3.31 4.12 4.90 5.64 6.37 7.07 7.76 4.07 4.29 4.89 5.48 6.12 6.76 Z* (3p) Tendencia de Z* sobre el electrón de valencia Aumenta Radio Atómico • No se pueden obtener radios de átomos aislados. • Solo en agregados atómicos. • No le puede asignar a un átomo un radio que le sea característico en todos los compuestos. Radio Atómico (2) • El procedimiento que se sigue consiste en medir el radio de un átomo en un gran número de compuestos (por medio de difracción de rayos X) y sacar un valor promedio cuando el átomo interviene en la formación de un cierto número y “tipo de enlace”. Radio Atómico (3) • Se considera que el radio del átomo es la mitad de la distancia internuclear, cuando ambos átomos enlazados son idénticos. Radio Atómico (4) covalentes sencillos dobles triples van der Waals Radios metálicos iónicos Radio Atómico Efectivo • O simplemente Radio Atómico. • Covalente de ligadura sencilla para la mayoría de los elementos. • Radio de Van der Waals para los gases nobles. Radios de Van der Waals • Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) Radios de Van der Waals • Cuando las distancias internucleares, entre átomos de elementos no metálicos, se miden por técnicas de difracción de rayos X, en sólidos se observan dos tipos de distancias. • La más corta se relaciona con el enlace covalente y la más larga se conoce como la distancia de Van der Waals. Radios de Van der Waals 2rcovalente 2rvdW rvdW > rcov Elemento Símbolo Radio de Van der Waals (en Å) H Radio Atómico Efectivo (en Å) 0.32 Hidrógeno Nitrógeno N 0.70 1.50 Oxígeno O 0.66 1.40 Cloro Cl 0.99 1.80 Azufre S 1.04 1.85 Arsénico AS 1.21 2.00 1.20 Radio Atómico Efectivo Radio Atómico Efectivo Teórico (debido a Z*) Radio Atómico Efectivo Radio Atómico Efectivo Tendencia Radio Atómico • Disminuye en período. • Aumenta en grupo (o familia). Radio Covalente • La mitad de la distancia internuclear en la molécula diatómica homonuclear. • El enlace puede ser sencillo, doble o triple. • renlace sencillo renlace doble renlace triple