Conceptos Esenciales de Química: Propiedades Atómicas y Principios Cuánticos

Propiedades Periódicas de los Elementos

Radio Atómico

El radio atómico aumenta al descender en un grupo y al desplazarse hacia la izquierda en un periodo de la tabla periódica. Al descender en un grupo, se añaden nuevas capas electrónicas, lo que incrementa el tamaño del átomo. Al desplazarse hacia la izquierda en un periodo, la carga nuclear efectiva disminuye, reduciendo la atracción del núcleo sobre los electrones más externos y, por consiguiente, aumentando el radio.

Energía de Ionización

La energía de ionización aumenta al ascender en un grupo y al desplazarse hacia la derecha en un periodo de la tabla periódica. Esto se debe a que, en estas direcciones, la carga nuclear efectiva es mayor y el radio atómico es menor, lo que resulta en una mayor atracción del núcleo sobre los electrones de valencia. Por lo tanto, se requiere más energía para remover un electrón.

Electroafinidad o Afinidad Electrónica

La electroafinidad (o afinidad electrónica) generalmente aumenta al ascender en un grupo y al desplazarse hacia la derecha en la tabla periódica. En estas direcciones, el radio atómico es menor y la carga nuclear efectiva es mayor, lo que incrementa la atracción entre el núcleo y un electrón adicional. Esto facilita la formación de un anión, ya que el átomo tiene una mayor tendencia a aceptar un electrón.

Electronegatividad

La electronegatividad aumenta al ascender en un grupo y al desplazarse hacia la derecha en un periodo. Esto se debe a que, en estas direcciones, los átomos presentan una mayor carga nuclear efectiva y un radio atómico menor. Como resultado, la atracción del núcleo sobre los electrones de valencia es más fuerte, lo que les confiere una mayor tendencia a atraer electrones en un enlace químico y, por ende, a ser más electronegativos.

Principios Fundamentales de la Estructura Atómica

Espectros Electromagnéticos

Cuando la luz atraviesa un prisma, se descompone, revelando lo que conocemos como espectro. La luz blanca, al descomponerse, produce un espectro continuo. Por otro lado, los elementos químicos en estado gaseoso, cuando son excitados (por ejemplo, por elevadas temperaturas), producen espectros discontinuos o de líneas, donde se observa un conjunto discreto de líneas brillantes. Dentro de estos, distinguimos dos tipos principales:

• Espectros de emisión: Se obtienen cuando una muestra gaseosa excitada emite luz, la cual luego se hace pasar por un prisma para separar sus componentes de frecuencia.
• Espectros de absorción: Se producen cuando un haz de luz blanca atraviesa una muestra de un elemento en estado gaseoso. La luz emergente, al pasar por un prisma, muestra líneas oscuras en las frecuencias que el elemento ha absorbido.

Principio de Aufbau

El Principio de Aufbau establece que los electrones ocupan los orbitales atómicos en orden creciente de energía. La energía de un orbital se determina principalmente por la suma de los números cuánticos principal (n) y azimutal (l), es decir, (n+l). A mayor valor de (n+l), mayor es la energía del orbital.

Principio de Exclusión de Pauli

El Principio de Exclusión de Pauli postula que en un átomo no pueden existir dos electrones que posean los cuatro números cuánticos idénticos. De este principio se deduce que cada orbital atómico puede albergar un máximo de dos electrones, y estos deben tener espines opuestos (uno con espín 'arriba' y otro con espín 'abajo').

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

El Principio de Máxima Multiplicidad de Hund establece que, cuando en un subnivel energético existen varios orbitales con la misma energía (orbitales degenerados), los electrones tienden a ocupar el máximo número posible de estos orbitales individualmente y con espines paralelos antes de aparearse.