La tabla periódica no es una simple lista: su forma refleja la configuración electrónica de los elementos. Por eso muchas propiedades (el tamaño de los átomos, la facilidad para perder o ganar electrones) varían de forma periódica y pueden predecirse a partir de la posición de cada elemento. En la PAU es muy habitual ordenar elementos según una propiedad y justificarlo.
Objetivos
- Situar un elemento en la tabla a partir de su configuración electrónica
- Explicar el concepto de carga nuclear efectiva
- Justificar la variación del radio atómico e iónico, la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad
- Relacionar las propiedades periódicas con el carácter metálico y la reactividad
1. Estructura de la tabla periódica
- Periodos (filas): el número del periodo es el valor de n de la capa de valencia.
- Grupos (columnas, del 1 al 18): los elementos de un grupo tienen la misma configuración de valencia y propiedades químicas parecidas.
- Bloques: s (grupos 1–2), p (13–18), d (metales de transición, 3–12) y f (lantánidos y actínidos).
| Grupo | Nombre | Configuración de valencia |
|---|---|---|
| 1 | Alcalinos | ns¹ |
| 2 | Alcalinotérreos | ns² |
| 16 | Anfígenos | ns² np⁴ |
| 17 | Halógenos | ns² np⁵ |
| 18 | Gases nobles | ns² np⁶ (He: 1s²) |
Situar el elemento de Z = 35
- [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵
- n = 4 ⟹ periodo 4 ; ns² np⁵ ⟹ grupo 17
- Es el bromo (Br), un halógeno.
2. Carga nuclear efectiva y radios
Carga nuclear efectiva (Z_{ef}): Carga positiva que «siente» realmente un electrón de valencia: la carga del núcleo Z menos el apantallamiento de los electrones internos. Aumenta a lo largo de un periodo y casi no cambia al bajar en un grupo.
- Radio atómico: aumenta al bajar en un grupo (más capas) y disminuye hacia la derecha en un periodo (mayor Zef, misma capa).
- Cationes: son más pequeños que su átomo neutro (pierden electrones y a menudo una capa).
- Aniones: son más grandes que su átomo (más repulsión entre electrones con la misma carga nuclear).
- Especies isoelectrónicas: cuanto mayor es Z, menor es el radio. Ejemplo: O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
3. Energía de ionización y afinidad electrónica
Energía de ionización (EI): Energía mínima para arrancar un electrón de un átomo en estado gaseoso y fundamental: X(g) → X⁺(g) + e⁻. Siempre es positiva. Las sucesivas (EI₂, EI₃…) son cada vez mayores.
- Aumenta hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un grupo: los gases nobles tienen las EI más altas y los alcalinos las más bajas.
- Anomalías: EI(Be) > EI(B), porque el electrón 2p está más apantallado; EI(N) > EI(O), porque el 2p³ semilleno es más estable.
- Un salto muy grande entre dos EI sucesivas indica que se empieza a arrancar electrones de una capa interna.
Afinidad electrónica (AE): Energía intercambiada cuando un átomo gaseoso capta un electrón: X(g) + e⁻ → X⁻(g). Suele ser negativa (se desprende energía), sobre todo en los halógenos. En general se hace más negativa hacia la derecha y hacia arriba.
Energía para ionizar 2 g de sodio gaseoso (EI = 496 kJ/mol)
- n = ≈ 0,087 mol
- E = 0,087 · 496 ≈ 43,1 kJ
4. Electronegatividad y carácter metálico
Electronegatividad: Tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones de un enlace. Escala de Pauling: el flúor es el más electronegativo (4,0) y el cesio y el francio, los menos. Aumenta hacia la derecha y hacia arriba (sin contar los gases nobles).
| Propiedad | En un periodo (→) | En un grupo (↓) |
|---|---|---|
| Radio atómico | Disminuye | Aumenta |
| Energía de ionización | Aumenta | Disminuye |
| Electronegatividad | Aumenta | Disminuye |
| Carácter metálico | Disminuye | Aumenta |
Los metales (izquierda y abajo) tienen EI bajas y tienden a formar cationes; los no metales (derecha y arriba) tienen EI y electronegatividades altas y tienden a formar aniones o a compartir electrones.
Recuerda
- Periodo = n de la capa de valencia ; grupo = configuración de valencia.
- Zef aumenta hacia la derecha; el número de capas aumenta hacia abajo.
- Radio: aumenta hacia abajo y hacia la izquierda; cationes menores y aniones mayores que el átomo.
- EI y electronegatividad: aumentan hacia arriba y hacia la derecha (anomalías Be/B y N/O).
- Carácter metálico: aumenta hacia abajo y hacia la izquierda.
¡Ahora te toca a ti!
Comprueba que lo has entendido con los ejercicios y repasa con el resumen.