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Relaciones periódicas de los elementos Unidad 2 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Química, R. Chang, Séptima Edición. Fechas del descubrimiento de los elementos En la antigüedad Edad Media – 1700 8.1 ns2np6 ns2np5 ns2np4 ns2np3 ns2np2 ns2np1 d10 d5 d1 ns2 ns1 Configuraciones electrónicas de los elementos en el estado fundamental 4f 5f 8.2 Electrones de valencia son los electrones más externos de un átomo. Los electrones de valencia son los electrones que participan en el enlace químico. Grupo Configuración e- # de e- valencia 1A ns1 1 2A ns2 2 3A ns2np1 3 4A ns2np2 4 5A ns2np3 5 6A ns2np4 6 7A ns2np5 7 9.1 Clasificación de los elementos Elementos representativos Zinc Cadmio Mercurio Gases nobles Lantánidos Metales de transición Actínidos 8.2 Configuración electrónica de cationes y aniones de los elementos representativos Na [Ne]3s1 Na+ [Ne] Ca [Ar]4s2 Ca2+ [Ar] Al [Ne]3s23p1 Al3+ [Ne] Los átomos neutros ganan electrones para formar aniones. Cada ion tiene la configuración electrónica estable de un gas noble. Los átomos neutros pierden electrones para formar cationes. Cada ion tiene la configuración electrónica estable de un gas noble. H 1s1 H- 1s2 ó [He] F 1s22s22p5 F- 1s22s22p6 ó [Ne] O 1s22s22p4 O2- 1s22s22p6 ó [Ne] N 1s22s22p3 N3- 1s22s22p6 ó [Ne] 8.2 -1 -2 -3 +3 +2 +1 Cationes y aniones de los elementos representativos 8.2 Na+: [Ne] Al3+: [Ne] O2-: 1s22s22p6 o [Ne] F-: 1s22s22p6 o [Ne] N3-: 1s22s22p6 o [Ne] Na+, Al3+, F-, O2- y N3- todos ellos son isoelectrónicos con Ne ¿Qué átomo neutro es isoelectrónico con H- ? H-: 1s2 tiene la misma configuración electrónica que He 8.2 Configuración electrónica de cationes derivados de metales de transición Cuando se forma un catión de un átomo de un metal de transición, los electrones que siempre se pierden primero son los del orbital ns y después se pierden los electrones de los orbitales (n – 1)d. Fe: [Ar]4s23d6 Fe2+: [Ar]4s03d6 ó [Ar]3d6 Mn: [Ar]4s23d5 Mn2+: [Ar]4s03d5 ó [Ar]3d5 Fe3+: [Ar]4s03d5 ó [Ar]3d5 8.2 Carga nuclear efectiva (Zefec) es la “carga positiva” que sienten los electrones. Zefec = Z - s 0 < s < Z (s = constante de protección) Zefec Z – número de electrones de las capas internas o electrones de “core” Na Z Core Zefec Radio 11 10 1 186 Mg 12 10 2 160 Al 13 10 3 143 Si 14 10 4 132 En un periódo a medida que la Zefec aumenta el radio disminuye 8.3 Aumenta el radio atómico Aumenta el radio atómico 8.3 Radio atómico (pm) Radio Atómico Número atómico 8.3 Radio (pm) Radio (pm) Comparación del radio atómico con el radio iónico Número atómico Número atómico 8.3 El Catión siempre es más pequeño que el átomo neutro a partir del cual se formó. El Anión siempre es más grande que el átomo neutro a partir del cual se formó. 8.3 Radio Iónico 8.3 Energía de ionización es la energía mínima (en kJ/mol) necesaria para quitar un electrón de un átomo en estado gaseoso, en su estado fundamental. I1 + X (g) X+(g) + e- I1 - primera energía de ionización I2 + X (g) X2+(g) + e- I2 - segunda energía de ionización I3 + X (g) X3+(g) + e- I3 - tercera energía de ionización I1 < I2 < I3 8.4 Variación de la primera energía de ionización con el número atómico Primera energía de ionización (kJ/mol) Capa n=1 llena Capa n=2 llena Capa n=3 llena Capa n=4 llena Capa n=5 llena Número atómico (Z) 8.4 Tendencia general de la primera energía de ionización Incremento de la 1a. energía de ionización Incremento de la 1a. energía de ionización 8.4 Afinidad electrónica es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo, en estado gaseoso, acepta un electrón para formar un anión. X (g) + e- X-(g) F (g) + e- X-(g) DH = -328 kJ/mol AE = +328 kJ/mol O (g) + e- O-(g) DH = -141 kJ/mol AE = +141 kJ/mol 8.5 Afinidad electrónica (kJ/mol) Afinidad Electrónica contra Número Atómico Número atómico (Z) 8.5 Relaciones diagonales en la tabla periódica 8.6 Elementos del grupo 1A (ns1, n 2) M 2M(s) + 2H2O(l) M+1 + 1e2MOH(ac) + H2(g) 2Li2O(s) 2Na(s) + O2(g) K(s) + O2(g) Na2O2 (s) KO2 (s) Aumenta la reactividadad 4Li(s) + O2(g) 8.6 Elementos del grupo 2A (ns2, n 2) M Be(s) + 2H2O(l) Mg(s) + 2H2O(g) No reaccionan Mg(OH)2(ac) + H2(g) M(OH)2(ac) + H2(g) M = Ca, Sr o Ba Aumenta la reactividadad M(s) + 2H2O(l) M+2 + 2e- 8.6 Elementos del grupo 3A (ns2np1, n 2) 4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s) 2Al(s) + 6H+(ac) 2Al3+(ac) + 3H2(g) 8.6 Elementos del grupo 7A (ns1np5, n 2) X2(g) + H2(g) X-1 2HX(g) Aumenta la reactividad X + 1e- 8.6