Conceptos Esenciales de Química Atómica y Tendencias Periódicas

Configuración Electrónica y Propiedades Atómicas

Configuración Electrónica

La configuración electrónica es la distribución de los electrones en los diferentes niveles y orbitales de un átomo. La configuración de estado fundamental es la de menor energía, mientras que la configuración de estado excitado posee mayor energía.

Para determinar la configuración electrónica, se siguen tres reglas fundamentales:

• Principio de Mínima Energía o Aufbau: La configuración fundamental se obtiene colocando los electrones uno a uno en los orbitales en orden creciente de energía.
• Principio de Exclusión de Pauli: En un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. En cada orbital solo caben dos electrones apareados (con espines opuestos).
• Regla de Máxima Multiplicidad o Desapareamiento de Hund: Cuando hay que llenar orbitales de la misma energía (orbitales degenerados), los electrones se distribuyen en el mayor número de orbitales posibles y de forma que sus espines sean paralelos (desapareados) antes de aparearse.

Electrones de Valencia y Diferenciador

• Los electrones de valencia son aquellos que ocupan la capa más externa de un átomo en su estado fundamental. Son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
• El electrón diferenciador es el último electrón que se sitúa en la configuración electrónica. Es el responsable de la diferencia entre las propiedades de elementos correlativos en el mismo periodo.

Sustancias Paramagnéticas y Diamagnéticas

• Las sustancias paramagnéticas son atraídas por un imán y tienen electrones desapareados.
• Las sustancias diamagnéticas no son atraídas por un imán y no tienen electrones desapareados.

Propiedades Periódicas de los Elementos

Radio Atómico

El radio atómico se define como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales unidos por un enlace covalente.

• En un grupo: El radio atómico aumenta a medida que descendemos, ya que los electrones se colocan en niveles cada vez más alejados del núcleo.
• En un periodo: Los radios atómicos disminuyen al aumentar el número atómico, es decir, al desplazarnos hacia la derecha. Esto se debe a que el electrón diferenciador no se sitúa más lejos, sino que lo hace en el mismo nivel de energía, mientras que la carga positiva del núcleo aumenta, ejerciendo una mayor atracción sobre los electrones.

Radio Iónico

Para especies isoelectrónicas (átomos o iones con el mismo número de electrones), el radio iónico disminuye al aumentar la carga nuclear, es decir, al aumentar el número atómico.

• El radio de un catión (R catión) es menor que el radio del átomo neutro del que procede (R átomo).
• El radio de un anión (R anión) es mayor que el radio del átomo neutro del que procede (R átomo).

Energía de Ionización

La energía de ionización (EI) es la energía necesaria para arrancar un electrón a un átomo en estado gaseoso y fundamental.

• En un grupo: La EI disminuye al descender, ya que el último electrón se coloca en orbitales más alejados del núcleo y la atracción eléctrica es cada vez menor.
• En un periodo: La EI aumenta hacia la derecha, debido a que el último electrón se coloca en el mismo nivel que el anterior, mientras que la carga positiva del núcleo es cada vez mayor y, por tanto, es mayor la atracción que ejerce sobre los electrones.

Afinidad Electrónica

La afinidad electrónica (AE) es la energía intercambiada cuando un átomo gaseoso y en estado fundamental capta un electrón.

• En un grupo: La AE en valor absoluto disminuye al descender.
• En un periodo: La AE en valor absoluto aumenta hacia la derecha.

Electronegatividad

La electronegatividad es una medida de la atracción que ejerce un átomo sobre el par de electrones mediante los cuales está unido con otro átomo. Es importante destacar que la electronegatividad no es una energía.