Propiedades Periódicas de los Elementos Químicos

Apantallamiento (σ)

Repulsión entre los electrones que provoca una disminución del efecto atractivo del núcleo sobre los electrones más externos, que son los que determinan las propiedades físicas y químicas del elemento. El apantallamiento (σ) de los electrones depende del orbital que ocupan:

• Los que están en el mismo nivel no se apantallan entre sí.
• Los que están en niveles internos apantallan a los más externos.

Radio Atómico

Considerando que el átomo es esférico, el radio atómico es la distancia de enlace entre dos átomos que forman una molécula.

Tendencias en la Tabla Periódica

• Grupo: Cuando nos desplazamos hacia abajo, aumenta el número de capas (n) y, por lo tanto, aumenta el apantallamiento (σ), disminuyendo la fuerza con la que el núcleo atrae a los electrones más externos. Esto hace que el átomo aumente su tamaño conforme bajamos en un grupo.
• Período: Al desplazarnos en un mismo período de izquierda a derecha, el número de capas (n) no cambia y el apantallamiento (σ) es constante. Lo que aumenta es el número de protones en el núcleo, provocando el aumento de la fuerza de atracción entre este y los electrones más externos. El átomo se contrae y disminuye su radio atómico.

Radio Iónico

• Cationes: Átomos que pierden electrones. Al disminuir el número de electrones, aumenta la fuerza de atracción del núcleo hacia el resto de electrones y, por lo tanto, el átomo se contrae.
• Aniones: Átomos que ganan electrones. Al aumentar el número de electrones, disminuye la fuerza de atracción del núcleo hacia el resto de electrones y, por lo tanto, aumenta el tamaño del átomo.

Energía de Ionización (EI)

Energía mínima que hay que aportar a un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado electrónico fundamental, para arrancarle un electrón y convertirlo en un catión.

Tendencias en la Tabla Periódica

• Grupo: Al descender en un grupo, aumenta el número de capas, aumentando el apantallamiento. La fuerza de atracción entre los electrones de valencia y los protones es más débil, por lo que se requerirá menos energía para arrancar un electrón. Por lo tanto, al descender en un grupo, disminuye la energía de ionización.
• Período: Al moverse hacia la derecha en un período, el número de capas no aumenta (apantallamiento constante), pero aumenta Z (es decir, aumenta el número de protones), haciendo más intensa la fuerza de atracción entre los protones y los electrones de valencia. Se requiere más energía para arrancar ese electrón, por lo que la energía de ionización aumenta hacia la derecha.

Afinidad Electrónica (AE)

Energía cedida o absorbida por un átomo en su estado fundamental y en estado gaseoso cuando acepta un electrón, para transformarse en un ion negativo.

Tendencias en la Tabla Periódica

• Grupo: Al descender en un grupo, aumenta el número de capas y el apantallamiento. La atracción del núcleo por un electrón adicional disminuye, lo que resulta en una menor liberación de energía (o incluso absorción) al aceptar un electrón. Por lo tanto, la afinidad electrónica se vuelve menos negativa (o disminuye su valor absoluto).
• Período: Al moverse hacia la derecha en un período, el número de capas no cambia (apantallamiento constante), pero aumenta Z (el número de protones), haciendo más intensa la fuerza de atracción del núcleo sobre un electrón adicional. Esto provoca una mayor liberación de energía al aceptar ese electrón, por lo que la afinidad electrónica se vuelve más negativa (o aumenta su valor absoluto) hacia la derecha.

Electronegatividad

Es la tendencia que tiene un elemento de atraer hacia sí la pareja electrónica que comparte con otro átomo en un enlace. Está directamente relacionada con la Energía de Ionización (EI) y la Afinidad Electrónica (AE).

Hay varias formas de definirla, pero en la escala de Pauling se establece una escala relativa en la que se asigna el valor más bajo al Cesio (0,7) y el más alto al Flúor (4). Por tanto, son el menos electronegativo y el más electronegativo, respectivamente.

Carácter Metálico

• Metales: Poca avidez por los electrones y, de hecho, tienden a perderlos porque son más estables como cationes. Esta estabilidad está relacionada con que, al perder esos electrones, se consigue la configuración de gas noble y así obtener un orbital lleno o semilleno. Se encuentran situados en la parte izquierda y central de la tabla periódica.
• No Metales: Al contrario, tienen gran avidez por los electrones, ya que cuando aceptan electrones alcanzan la configuración de gas noble y llenan los subniveles electrónicos, lo cual los hace más estables. Por tanto, tienden a formar aniones. Los no metales están a la derecha de la tabla.
• Semimetales: Los semimetales son un grupo de elementos con características intermedias y son: B, As, Te, S, Al, Ge, Sb, Po, At.

Enlaces Químicos

Enlace Iónico (Metal + No Metal)

Intercambio de electrones, unidos por atracción electrostática. Forman cristales (estructuras 3D).

Propiedades de los Compuestos Iónicos

• Dureza: Resistencia a ser rayados. Son duros.
• Fragilidad: Facilidad para romperse. Son frágiles.
• Temperaturas de Fusión y Ebullición: Altas.
• Solubilidad: Solubles en disolventes polares.
• Conductividad Térmica y Eléctrica: No son buenos conductores en estado sólido. Cuando están disueltos o fundidos, sí.

Enlace Metálico (Metal + Metal)

Forman cristales metálicos.

Propiedades de los Metales

• Dúctiles: Pueden formar hilos.
• Maleables: Pueden formar planchas.
• Resistentes a la Tracción.
• Dureza: Hay metales que se rayan con facilidad y otros que no.
• Temperaturas de Fusión y Ebullición: Gran variedad.
• Solubilidad: Son solubles en otros metales, formando aleaciones y amalgamas.
• Conductividad Eléctrica y Térmica: Muy alta.

Enlace Covalente (No Metal + No Metal)

Forman cristales covalentes o moléculas (agrupaciones de pocos átomos no metálicos).

Propiedades de los Compuestos Covalentes

A) Moléculas

• Blandos.
• Baja Temperatura de Fusión.
• Al aumentar el tamaño de una molécula, aumenta la intensidad de las fuerzas intermoleculares y, por ende, aumenta su temperatura de fusión y ebullición.
• Aislantes Eléctricos y Térmicos.
• Solubilidad: “Similar disuelve a similar” (en disolventes no polares).

B) Cristales Covalentes (Grafito/Diamante)

• Insolubles.
• Duros y Frágiles.
• Altas Temperaturas de Fusión y Ebullición.
• Aislantes Térmicos y Eléctricos (excepto el grafito).

Conceptos Adicionales (Física)

Nota del editor: Esta sección, aunque no directamente relacionada con la química, se ha mantenido según la solicitud original.

Leyes de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

“Todos los cuerpos se mantienen en reposo o con velocidad constante en valor numérico y en dirección y sentido (Movimiento Rectilíneo Uniforme – MRU) mientras no actúe sobre ellos una fuerza; o lo que es lo mismo, para que un cuerpo cambie su velocidad (tenga aceleración), bien sea en valor numérico o en dirección y sentido, es necesario aplicarle una fuerza.”

“El principio de inercia depende del observador, es decir, del Sistema de Referencia (SR) que se elija. Según ese principio, un cuerpo en reposo o en MRU no está sometido a ninguna fuerza; sin embargo, esto depende del observador.”

Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

“Llamamos fuerza a la intensidad de la interacción que ocurre sobre un cuerpo y se determina por la rapidez con la que varía el momento lineal de dicho cuerpo en función del tiempo. La fuerza no tiene el mismo valor en todo el intervalo de tiempo, por lo que se habla de fuerza instantánea.”

Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción)

“Cuando dos cuerpos interaccionan, se ejercen mutuamente fuerzas iguales y de sentido opuesto. La fuerza de acción y reacción nunca se anulan porque tienen puntos de aplicación distintos.”