Fundamentos de Física y Química: Efecto Fotoeléctrico, Enlaces, Propiedades y Teoría Molecular

Efecto Fotoeléctrico

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de un electrón (e-) por parte de un metal cuando es irradiado por una onda electromagnética. Por debajo de la frecuencia umbral (ν₀) no se emitirán electrones. La emisión de electrones depende de la frecuencia de la radiación. Se produce una interacción entre la onda y el electrón. Existe una relación entre sus energías. El trabajo de extracción (hν₀) es la energía necesaria para arrancar un electrón. La energía se conserva, se emplea para arrancar el electrón y en darle energía cinética. La ecuación que lo describe es: hv = hν₀ + ½ mv².

Características del Enlace Iónico

• Elevados puntos de fusión y ebullición
• Sólidos
• Unión fuerte entre partículas
• Elevada dureza (resistencia del material a ser rayado)
• Fragilidad
• Coeficiente de hidratación pequeño
• Son malos conductores de la corriente eléctrica en estado sólido y buenos conductores en estado líquido
• Pueden disolverse en compuestos polares y no en apolares
• Hidratación (cuando quedan rodeados por agua)
• Solvatación (rodeados por otro compuesto)

Propiedades de los Compuestos Covalentes

Polares

• Punto de fusión y ebullición intermedios
• Poco o nada conductores
• Dureza del sólido intermedia
• Más solubles en disolventes polares que en apolares
• Reaccionan rápidamente en una disolución

Apolares

• Punto de fusión y ebullición bajos
• No conductores
• Cristales blandos
• Más solubles en disolventes apolares que en polares
• Reaccionan a velocidad moderada en disolución

Potencial de Ionización

El potencial de ionización es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro y aislado para arrancar un electrón de su corteza y llevarlo fuera del alcance del núcleo. Se mide en Julios. En el grupo, disminuye a medida que descendemos, debido a que los electrones están más alejados del núcleo y la fuerza de atracción es menor. En el periodo, aumenta a medida que avanzamos, porque la fuerza de atracción entre protones y electrones es mayor, por lo que es más difícil arrancar los electrones de la última capa.

Teoría de Orbitales Moleculares (TOM)

Cuando los átomos dan lugar a la formación de moléculas, los orbitales atómicos (OA) dan lugar a la formación de orbitales moleculares (OM). La molécula estará formada por los núcleos de los átomos, y alrededor, los electrones girando en OM distintos. Primero se llenan los de menor energía. Si la energía es igual, se semillenan los orbitales, y según el principio de máxima multiplicidad de Hund, se irán llenando. Cada OM solo podrá alojar 2 electrones. Siempre se forma un número par de orbitales: 2n OA → 2n OM.

• Orbitales enlazantes: Tienen menos energía que los OA de los que proceden.
• Orbitales antienlazantes: Tienen más energía que los OA de los que proceden.

Los OM enlazantes favorecen el proceso de enlace porque en la zona donde se encuentran aumenta la densidad electrónica, lo que implica una mayor posibilidad de enlace. Los OM antienlazantes disminuyen la densidad electrónica en la zona de enlace, pero aún así se produce el enlace.

Orden de Enlace

El orden de enlace es la semidiferencia entre el número de electrones situados en OM enlazantes y el número de electrones situados en OM antienlazantes.

OE = (nº e- OM - nº e- OM*) / 2

La estabilidad es mayor cuanto mayor sea el orden de enlace.

Afinidad Electrónica (A)

La afinidad electrónica (A) se define como la energía que se desprende cuando un átomo neutro y aislado capta un electrón. Se mide en Julios. En la tabla periódica varía igual que el potencial de ionización, si bien a los gases nobles no hay que tenerlos en cuenta porque ya tienen sus capas completas y no tienen tendencia a adquirir electrones.

Electronegatividad (E)

La electronegatividad (E) es la capacidad que tiene un átomo para atraer las parejas de electrones de unión con otros átomos cuando está unido a otros por enlaces covalentes. Varía en la tabla periódica igual que la afinidad electrónica.