Tabla periódica: propiedades periódicas explicadas

Estructura del átomo y tabla periódica

El espectro contiene las rayas dobles. Ordenando los elementos por su número atómico (Z) se resuelven las anomalías de la tabla periódica.

• Número atómico (Z): número de protones que posee un átomo en su núcleo.
• Número másico (A): suma del número de protones más el número de neutrones (siempre número entero).

Un átomo neutro contiene igual número de protones que de electrones. Si acepta electrones se convierte en un anión; si pierde electrones, en un catión.

Isótopos

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico (Z) pero distinto número másico (A). Sus propiedades químicas son idénticas; son átomos distintos pero se representan con el mismo símbolo. Al tener distinto A, los isótopos de un mismo elemento tienen distinta masa.

• Masa isotópica: es la masa de un átomo determinado, no un número entero.
• Masa atómica: es la media ponderada de las masas de los isótopos de un elemento.

Propiedades periódicas

Radio atómico

Obteniendo la media de las distancias de enlace de un mismo elemento en distintos compuestos se calcula el radio atómico. El valor de los gases nobles se interpola entre el halógeno anterior y el alcalino siguiente, porque no se combinan.

• El flúor tiene 7 capas de electrones, por lo que su radio es mayor que el del litio, que solo tiene 2.
• El radio crece al descender en un grupo.
• Un gas noble tiene una configuración electrónica exterior muy estable; el campo eléctrico resultante del núcleo y los electrones es cero, por lo que no interacciona con nadie.
• El sodio posee esta estructura y un electrón más en 3s¹. Está débilmente atraído por el núcleo y muy alejado de él, por lo que el tamaño del sodio es mucho mayor que el del neón.

El radio es máximo en los alcalinos y disminuye hasta un mínimo en los gases nobles.

Variación de la carga nuclear efectiva

Energía de ionización

Es la energía que hay que dar a un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental para arrancarle un electrón de la última capa, dejándolo convertido en un catión gaseoso. Si se debe extraer un electrón de la última capa ocupada, extraer uno de capas interiores cuesta más energía.

• Al arrancar un electrón del litio se necesita más energía porque está más cerca del núcleo y más fuertemente atraído que el del francio.
• Aumenta en un grupo hacia arriba.
• Periodo: el litio tiene un único electrón débilmente atraído y alejado del núcleo. A lo largo del periodo se añaden electrones y aumenta la carga nuclear efectiva; el volumen se contrae y los electrones son atraídos con más fuerza. Crece hacia la derecha en el periodo, siendo máxima en el gas noble.

Segunda energía de ionización

Es la energía que hay que suministrar a un ion monopositivo en su estado de mínima energía para arrancarle un segundo electrón de la última capa.

Afinidad electrónica

Es la energía desprendida cuando un átomo neutro, gaseoso y en su estado fundamental captura un electrón y lo sitúa en su última capa ocupada.

• Los halógenos tienen afinidad electrónica máxima y los metales mínima, incluso necesitan aportes de energía para aceptarlo.
• Crece en un periodo hacia la derecha y disminuye al descender en un grupo, pues al abrir más capas la distancia y el apantallamiento son mayores y la fuerza de atracción menor.
• Los gases nobles, los alcalinotérreos y los nitrógenos tienen afinidades electrónicas negativas.

Electronegatividad

Es la medida de la fuerza con que un átomo atrae un par de electrones compartidos con otro átomo. Pauling estableció una escala cuyo valor máximo es el F = 4,0; los no metales tienen valores mayores que 2 y los metales menores que 2; los gases nobles no tienen.

Carácter metálico

Cuanta menor fuerza tiene un elemento para atraer el par compartido, más carácter metálico tiene.

• Tienen carácter metálico los elementos con pocos electrones en la capa de valencia, que tienden a perderlos y formar cationes con la configuración electrónica del gas noble anterior.
• Sus energías de ionización son bajas y sus radios grandes.
• Los metales tienen gran energía de ionización, afinidad electrónica y electronegatividad.