Propiedades Periódicas y Fundamentos de la Estructura Atómica

Propiedades Periódicas Fundamentales

Radio Atómico

El radio atómico presenta las siguientes tendencias:

• Aumenta al descender en un grupo.
• Aumenta en un periodo al disminuir el número atómico (Z).

Si dos elementos tienen el mismo efecto pantalla y la misma capa de valencia, tendrá menor radio atómico aquel que posea un mayor número atómico (Z).

Ejemplo de comparación (asumiendo que se comparan elementos en el mismo periodo): $\text{Z}=13 < \text{Z}=15$. Por lo tanto, el átomo con $\text{Z}=13$ tendrá mayor radio que el átomo con $\text{Z}=15$.

Energía de Ionización ($\text{EI}$)

La atracción de un electrón de la capa de valencia en elementos del mismo periodo dependerá únicamente del número atómico efectivo ($\text{Z}_{eff}$ o $\text{Z}$ aparente). A mayor $\text{Z}$, mayor atracción y, por tanto, mayor energía de ionización.

En cuanto al Rubidio ($\text{Rb}$)**, si se compara con elementos del periodo 3 (como $\text{Al}$ y $\text{P}$), el $\text{Rb}$ tiene más capas de valencia y, consecuentemente, un mayor efecto pantalla. Hará falta menos energía de ionización para arrancar el electrón de su última capa.

Orden de $\text{EI}$ (asumiendo que $\text{Rb}$ está en un periodo inferior y tiene mayor efecto pantalla): $\text{Rb} < \text{Al} < \text{P}$.

Afinidad Electrónica ($\text{AE}$)

Es la energía intercambiada cuando un átomo gaseoso en estado fundamental capta un electrón.

Reacción general:

$$\text{Cl} (\text{g}) + \text{e}^- \longrightarrow \text{Cl}^- + \text{AE}$$

Electronegatividad

Es la tendencia del átomo de un elemento para atraer los electrones de un enlace hacia sí.

Modelos Atómicos Clásicos

Postulados de Bohr

• El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares estacionarias sin emitir energía radiante.
• Solo son posibles aquellas órbitas en las que el momento angular del electrón cumple la condición de cuantización: $mvr = n \cdot \frac{h}{2\pi}$, donde $n$ es un número entero (número cuántico principal).
• La energía se libera (o absorbe) cuando el electrón salta entre niveles. La energía liberada al caer el electrón desde una órbita de mayor energía ($E_a$) a una de menor energía ($E_b$) se emite en forma de fotón, dada por la ecuación de Planck: $E_a - E_b = h\nu$.

Postulados de Rutherford

• El átomo está formado por un núcleo con carga positiva y casi toda la masa, y los electrones giran alrededor en órbitas circulares.
• El radio de las órbitas podía tener cualquier valor, y también la energía del electrón (modelo no cuantizado).

Verificación de Conceptos (Verdadero/Falso)

A continuación, se corrigen las justificaciones para las afirmaciones:

1. a) FALSA: El número de protones es el mismo (definición de isótopo), únicamente cambia el número de electrones ya que el ion pierde o gana electrones.
2. b) FALSA: El ión $\text{Na}^+$ pesa menos que el átomo neutro de $\text{Na}$ ya que ha perdido un electrón. Sin embargo, la masa del protón es mucho mayor que la del electrón, por lo que la diferencia de masa debida a la pérdida de un electrón es despreciable al comparar masas atómicas relativas.
3. c) VERDADERA: Es necesario hacer la configuración electrónica de los elementos para determinar su posición y propiedades.
4. d) VERDADERA: Es necesario hacer la configuración electrónica de los elementos y comprobar que la última capa de valencia coincide para predecir propiedades periódicas.

Teoría de Enlaces Químicos

Enlace Covalente Polar

Si los átomos que forman el enlace tienen distinta electronegatividad, el enlace es polar.

• Si por la geometría molecular no se anulan los momentos dipolares de los enlaces, la molécula resultante es polar.

Modelo de Repulsión de los Pares de Electrones de la Capa de Valencia ($\text{TRPECV}$)

Los enlaces covalentes son direccionales y la geometría molecular depende de la disposición espacial de los átomos.

Predicción de Geometría Molecular

• Para tres o más átomos, se predice la geometría de la molécula a partir de la Teoría de Repulsión entre los Pares de Electrones de la Capa de Valencia del Átomo Central ($\text{TRPECV}$ o $\text{VSEPR}$ en inglés).
• Estos pares de electrones (tanto enlazantes como no enlazantes) se disponen en el espacio para minimizar las repulsiones entre ellos.