Propiedades Periódicas Fundamentales: Radio Atómico, Electronegatividad y Reactividad Elemental

Radio Atómico

El radio atómico depende de la distancia desde el núcleo hasta el electrón más externo de un átomo. Por tanto, al descender en un grupo de la tabla periódica, el radio atómico aumenta. Esto se debe a que aumenta el número de capas electrónicas ocupadas. Además, la atracción del núcleo sobre los electrones más externos queda disminuida por el efecto pantalla de las capas electrónicas internas, con lo que los electrones externos se ven menos atraídos, se alejan más del núcleo y provocan el aumento del radio atómico.

El radio atómico disminuye al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha). Aunque el último electrón se sitúa en la misma capa electrónica, la carga nuclear efectiva aumenta (el núcleo tiene más protones y atrae con más fuerza a los electrones de la misma capa), contrayendo la nube electrónica y reduciendo el radio.

Radio Iónico

El radio iónico es el radio que presenta un átomo cuando ha perdido o ganado electrones, convirtiéndose así en un ion.

Cationes

Los cationes (iones con carga positiva) tienen un radio iónico siempre menor que el del átomo neutro del que provienen. Esto se debe a que, al perder uno o más electrones, la repulsión entre los electrones restantes disminuye y/o la carga nuclear efectiva sobre los electrones restantes aumenta, atrayéndolos con más fuerza hacia el núcleo. Además, a menudo se pierde la capa de valencia completa.

Aniones

Los aniones (iones con carga negativa) tienen un radio iónico siempre mayor que el del átomo neutro del que provienen. Esto ocurre porque, al ganar uno o más electrones, aumenta la repulsión entre ellos. Esta mayor repulsión hace que la nube electrónica se expanda, resultando en un radio iónico mayor, a pesar de que la carga nuclear sigue siendo la misma.

Electronegatividad

La electronegatividad es la medida de la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los electrones cuando forma un enlace químico con otro átomo. En la tabla periódica:

• La electronegatividad aumenta al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha).
• La electronegatividad disminuye al descender en un grupo.

Energía de Ionización (Potencial de Ionización)

La energía de ionización (EI), también conocida como potencial de ionización, es la energía mínima necesaria para extraer un electrón del nivel más externo de un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado fundamental, para formar un catión monopositivo (X_(g) + EI → X⁺_(g) + e^-).

Tendencias en la tabla periódica:

• La energía de ionización generalmente disminuye al descender en un grupo. Esto se debe a que, aunque la carga nuclear aumenta, también lo hace el número de capas electrónicas. El electrón más externo está más alejado del núcleo y experimenta un mayor efecto pantalla por parte de los electrones internos. Por lo tanto, este electrón está menos fuertemente atraído por el núcleo y necesita menos energía para ser separado del átomo.
• La energía de ionización generalmente aumenta al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha). Esto ocurre porque, al avanzar en un periodo, aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio atómico. Los electrones están más fuertemente atraídos por el núcleo, por lo que se requiere más energía para arrancarlos.

Afinidad Electrónica (Electroafinidad)

La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad es la energía intercambiada (generalmente liberada, por lo que suele tener un valor negativo y se considera más favorable cuanto más negativo es) cuando un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado fundamental captura un electrón para formar un anión mononegativo (X_(g) + e^- → X^-_(g) + AE).

Tendencias en la tabla periódica:

• Generalmente, la afinidad electrónica disminuye (se vuelve menos negativa o menos exotérmica) al descender en un grupo. Aunque la carga nuclear aumenta, el electrón entrante se añade a una capa más alejada del núcleo y experimenta un mayor apantallamiento. Por lo tanto, la atracción del núcleo es menor y se libera menos energía.
• Generalmente, la afinidad electrónica aumenta (se vuelve más negativa o más exotérmica) al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha, hasta los halógenos). Esto se debe a que aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el tamaño atómico, lo que facilita la captura de un electrón por el núcleo, liberándose más energía.

Carácter Metálico

El carácter metálico se refiere a la tendencia de un elemento a exhibir propiedades típicas de los metales, principalmente la facilidad para perder electrones y formar cationes.

• Un elemento se considera metal cuando cede fácilmente electrones (baja energía de ionización) y no tiene una fuerte tendencia a ganarlos (baja electronegatividad y afinidad electrónica generalmente poco negativa o positiva).
• Un no metal es un elemento que difícilmente cede electrones y tiende a ganarlos para formar aniones. Por lo tanto, los no metales son, en general, muy electronegativos, tienen alta energía de ionización y alta afinidad electrónica (valores muy negativos).

En la tabla periódica, el carácter metálico aumenta al descender en un grupo y disminuye al avanzar en un periodo.

Reactividad Química

La reactividad química de los elementos está estrechamente relacionada con su configuración electrónica y su tendencia a ganar, perder o compartir electrones para alcanzar una configuración más estable.

Reactividad de los Metales

Los metales reaccionan típicamente perdiendo electrones (actúan como agentes reductores). Por lo tanto, cuanto menor sea su energía de ionización (más fácil sea arrancarles electrones), serán más reactivos. La reactividad de los metales generalmente:

• Aumenta al descender en un grupo (ejemplo: en los metales alcalinos, Cs > Rb > K > Na > Li).
• Disminuye al avanzar en un periodo (ejemplo: Na > Mg > Al).

Reactividad de los No Metales

Los no metales reaccionan principalmente ganando electrones (actúan como agentes oxidantes). Por lo tanto, cuanto mayor (más negativa) sea su afinidad electrónica y mayor su electronegatividad, serán más reactivos. La reactividad de los no metales generalmente:

• Aumenta al avanzar en un periodo hacia la derecha (hasta los halógenos).
• Aumenta al ascender en un grupo (o disminuye al descender). Por ejemplo, para los halógenos (Grupo 17), la reactividad es F > Cl > Br > I.