Décimo segunda sesión
Propiedades periódicas de los elementos
27.¿Qué átomos neutros se están
indicando con las siguientes
configuraciones electrónicas (no
necesariamente del estado basal)?:
a) [Ar]4s23d1
b) [Kr]4d45s2
c) [Kr]5s25p1
d) 1s22s23s1
Presente las razones de su respuesta.
Propiedades Periódicas de
los Elementos
Librito:
http://cea.quimicae.unam.mx/~Estru/
“La Tabla Periódica (los elementos y la
estructura atómica)”
Ley Periódica
• Dimitri Ivánovich
Mendeleiev
(1834-1907)
Ley Periódica (2)
• “Las propiedades de los elementos
químicos dependen periódicamente de
sus números atómicos”
• (pesos atómicos, según la definición original de
Mendeleiev)
Tabla Periódica Larga
Tabla Periódica Larga (2)
Alrededor de 30 propiedades
de los elementos muestran
periodicidad
Propiedades Periódicas 1
•
•
•
•
•
•
Radio atómico
Radio iónico
Volumen atómico
Energía de ionización
Afinidad electrónica
Electronegatividad
Propiedades Periódicas 2
•
•
•
•
•
Valencia y número de oxidación
Potencial estándar de óxido-reducción
Densidad
Puntos de ebullición y fusión
Calores de evaporización, sublimación y
solvatación
Propiedades Periódicas 3
•
•
•
•
•
•
Dureza
Maleabilidad
Comportamiento magnético
Energía de enlace
Coeficiente de expansión térmica
Índice de refracción
Propiedades Periódicas 4
• Espectro óptico (Visible, UV y RX)
• Conductividad térmica y eléctrica
• Etc.
Carga Nuclear Efectiva

Z  Z -S
S - efecto pantalla
Carga Nuclear Efectiva
• John C. Slater
(1900-1976).
• En 1930, propuso
una serie de
reglas para
calcular S.
Reglas de Slater
1. Se escribe la configuración
electrónica del elemento en cuestión
en orden creciente de n y de l para la
misma n:
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p, etc.
Reglas de Slater (2)
2. Se agrupan los orbitales de la
siguiente forma:
(1s) (2s 2p) (3s 3p) (3d) (4s 4p) (4d)
(4f) (5s 5p), etc.
Reglas de Slater (3)
•
Si el electrón considerado está en un
grupo (ns np):
3. Los electrones a la derecha del grupos
(ns np) considerado no contribuyen a
la pantalla.
Reglas de Slater (4)
4. Los electrones en el mismo grupo (ns
np) que el considerado contribuyen a
la pantalla con 0.35 de la carga del e-.
5. Los electrones en n-1 contribuyen con
0.85 de la carga del e-.
6. Los electrones en n-2 o menor
contribuyen con 1 (pantalla
completa).
Reglas de Slater (5)
•
Si el electrón considerado está en un
grupo (nd) o (nf).
3. Los electrones a la derecha del grupos
(nd) o (nf) considerado no
contribuyen a la pantalla.
Reglas de Slater (6)
4. Los electrones en el mismo
grupo (nd) o (nf) que el
considerado contribuyen a la
pantalla con 0.35.
5. Todos los electrones que se
encuentran a la izquierda del
grupo (nd) o (nf) considerado
contribuyen a la pantalla con 1.
Ejemplo 1
•
¿Cuál es la carga nuclear efectiva
sobre el electrón de valencia del
átomo del 7N?:
1s2 2s2 2p3
(1s)2 (2s2p)5
(1s)2 (2s2p)4 
S = (40.35) + (20.85) = 3.10
Z* = 7 – 3.1 = 3.9
Ejemplo 2
•
Considérese el electrón de valencia
del átomo de 30Zn:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2
(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)1 
S = (10.35) + (180.85) + (101) = 25.65
Z* = 30 - 25.65 = 4.35
Ejemplo 3
•
Considérese un electrón 3d del átomo
de 30Zn:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 (4s4p)2
(1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)9 
S = (90.35) + (181) = 21.15
Z* = 30 - 21.15 = 8.85
Porcentaje de la Carga
Nuclear
• Electrón de valencia del átomo de 30Zn:
14.5 %
• Electrón 3d del átomo de 30Zn
29.5 %
28. Utilizando las reglas de Slater,
calcule la carga nuclear efectiva
para los siguientes electrones:
a) El electrón de valencia del
Calcio.
b) El electrón de valencia en el
Mn.
c) Un electrón 3d del Mn.
d) El electrón de valencia del Br.
Carga Nuclear Efectiva
• Enrico Clementi
(1931-) (en la foto)
y D.L. Raimondi.
• Mejores cálculos
para Z*.
Z
Na Mg Al
Si
P
S
Cl
Ar
11
12
13
14
15
16
17
18
Z* (1s) 10.63
11.61
12.59
13.57
14.56
15.54
16.52
17.51
Z*(2s)
6.57
7.39
8.21
9.02
9.82
10.63
11.43
12.23
Z*(2p)
6.80
7.83
8.96
9.94
10.96
11.98
12.99
14.01
Z* (3s)
2.51
3.31
4.12
4.90
5.64
6.37
7.07
7.76
4.07
4.29
4.89
5.48
6.12
6.76
Z* (3p)
Tendencia de Z* sobre el
electrón de valencia
Aumenta
Radio Atómico
• No se pueden obtener radios de
átomos aislados.
• Solo en agregados atómicos.
• No le puede asignar a un átomo un
radio que le sea característico en todos
los compuestos.
Radio Atómico (2)
• El procedimiento que se sigue consiste
en medir el radio de un átomo en un
gran número de compuestos (por
medio de difracción de rayos X) y sacar
un valor promedio cuando el átomo
interviene en la formación de un cierto
número y “tipo de enlace”.
Radio Atómico (3)
• Se considera que el radio del átomo es
la mitad de la distancia internuclear,
cuando ambos átomos enlazados son
idénticos.
Radio Atómico (4)
covalentes
sencillos
dobles
triples
van der Waals
Radios
metálicos
iónicos
Radio Atómico Efectivo
• O simplemente Radio Atómico.
• Covalente de ligadura sencilla para la
mayoría de los elementos.
• Radio de Van der Waals para los gases
nobles.
Radios de Van der Waals
• Johannes Diderik
van der Waals
(1837-1923)
Radios de Van der Waals
• Cuando las distancias internucleares,
entre átomos de elementos no
metálicos, se miden por técnicas de
difracción de rayos X, en sólidos se
observan dos tipos de distancias.
• La más corta se relaciona con el enlace
covalente y la más larga se conoce
como la distancia de Van der Waals.
Radios de Van der Waals
2rcovalente
2rvdW
 rvdW > rcov
Elemento
Símbolo
Radio de Van
der
Waals (en Å)
H
Radio
Atómico
Efectivo (en
Å)
0.32
Hidrógeno
Nitrógeno
N
0.70
1.50
Oxígeno
O
0.66
1.40
Cloro
Cl
0.99
1.80
Azufre
S
1.04
1.85
Arsénico
AS
1.21
2.00
1.20
Radio Atómico Efectivo
Radio Atómico Efectivo
Teórico (debido a Z*)
Radio Atómico Efectivo
Radio Atómico Efectivo
Tendencia Radio Atómico
• Disminuye en período.
• Aumenta en grupo (o familia).
Radio Covalente
• La mitad de la distancia internuclear en
la molécula diatómica homonuclear.
• El enlace puede ser sencillo, doble o
triple.
• renlace sencillo  renlace doble  renlace triple
Radio Covalente
Radio Covalente
A
U
M
E
N
T
A
Disminuye
Radio Metálico
• Se pueden definir como la mitad de la
distancia internuclear entre los átomos
metálicos en una malla cristalina
estrechamente empaquetada.
Radio Metálico (2)
Covalente
Metálico
Radio Metálico (3)
• Por lo tanto, los radios metálicos
generalmente son mayores que los
radios covalentes sencillos;
aproximadamente, entre un 10% y un
15%, y son menores que los radios de
van der Waals.
Radio Metálico (4)
Elemento Símbolo
Radio
Covalente
en (Å)
2.03
Radio
Metálico
en (Å)
2.35
Potasio
K
Aluminio
Al
1.18
1.43
Hierro
Fe
1.17
1.26
Cobre
Cu
1.17
1.28
Plata
Ag
1.34
1.44
Platino
Pt
1.30
1.39
Radio Metálico (4)
A
U
M
E
N
T
A
Disminuye
Radio Iónico
• Los cationes son considerablemente
más pequeños que los átomos neutros,
en tanto que los aniones son más
grandes.
Radio Iónico (2) - Cationes
Radio Iónico (3) - Aniones
Radio Iónico (4)
Radio Iónico (5)
Radio Iónico (6)
Radio Iónico (7)
Ión
Sodio
Radio
Covalente en
Å
1.54
Radio Iónico en Å
(carga del ión)
0.95 (+1)
Potasio
2.03
1.33 (+1)
Rubidio
2.16
1.47 (+1)
Flúor
0.64
1.36 (-1)
Cloro
0.99
1.81 (-1)
Bromo
1.14
1.96 (-1)
Series Isoelectrónicas
• Se puede notar el efecto del
incremento de la carga nuclear
efectiva.
El Volumen Atómico es una
propiedad periódica
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Sesion_12b_2015