Propiedades Periódicas Esenciales: Radio Atómico, Iónico y Energía de Ionización

¿Por qué algunos periodos tienen 8 elementos y otros 18?

Esto se debe al orden de llenado de los orbitales atómicos, siguiendo el principio de Aufbau (de menor a mayor energía). Por ejemplo, en el periodo 4, el orbital 4s se llena antes que los orbitales 3d. Esto introduce 10 elementos adicionales (los metales de transición) en comparación con periodos anteriores que solo llenan orbitales s y p (resultando en 2 + 6 = 8 elementos en el nivel de valencia).

Radio Atómico

El átomo es un sistema dinámico de partículas influenciado por los átomos que lo rodean. Los orbitales que componen la corteza electrónica no tienen dimensiones estrictamente definidas.

Definición

El radio atómico se define generalmente como la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales adyacentes.

• Metales: En estructuras cristalinas tridimensionales, es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos vecinos.
• No metales (formando moléculas): Es la mitad de la distancia internuclear en una molécula diatómica homonuclear (ej., Cl₂).

Tendencias Periódicas

• En un periodo: Al aumentar el número atómico (Z) hacia la derecha, el radio atómico disminuye. Esto ocurre porque aumenta la carga nuclear efectiva sobre el electrón más externo, incrementando la atracción entre el núcleo y dicho electrón y reduciendo la distancia.
• En un grupo: Al aumentar el número atómico (Z) hacia abajo, el radio atómico aumenta. Se incrementa el número de niveles electrónicos ocupados (mayor número cuántico principal, n), y aunque la carga nuclear efectiva sobre el electrón más externo puede variar, el efecto del aumento de niveles es dominante, resultando en un mayor tamaño.

Radio Iónico

Se refiere al radio de un ion en un compuesto iónico.

Cationes

Los cationes (iones positivos) son de menor tamaño que los átomos neutros de los que proceden. Al perder uno o más electrones, disminuye la repulsión interelectrónica y la carga nuclear efectiva sobre los electrones restantes es mayor, atrayéndolos más fuertemente hacia el núcleo.

Aniones

Los aniones (iones negativos) son de mayor tamaño que los átomos neutros respectivos. Al ganar uno o más electrones, aumenta la repulsión interelectrónica y el apantallamiento sobre el electrón más externo. La carga nuclear efectiva sobre cada electrón disminuye, permitiendo que la nube electrónica se expanda.

Energía de Ionización (Potencial de Ionización)

Es la mínima energía necesaria para que un átomo neutro de un elemento X, en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, ceda un electrón de su nivel más externo y dé lugar a un catión monopositivo (X⁺), también en estado gaseoso y en su estado fundamental.

X(g) + Energía de Ionización → X⁺(g) + 1e^-

Representa la energía con la que el átomo retiene a su electrón más externo.

Tendencias Periódicas

• En un periodo: Al aumentar el número atómico (Z) hacia la derecha, generalmente la energía de ionización aumenta. Esto se debe a que disminuye el radio atómico y aumenta la carga nuclear efectiva, resultando en una mayor atracción nuclear sobre el electrón más externo, por lo que se requiere más energía para extraerlo.
• En un grupo: Al aumentar el número atómico (Z) hacia abajo, la energía de ionización disminuye. El electrón más externo se encuentra en niveles de energía superiores (más alejado del núcleo) y está más apantallado por los electrones internos. Por lo tanto, la atracción nuclear sobre él es menor y se requiere menos energía para extraerlo.