Objetivos: •Introducción del concepto de carga nuclear efectiva del

Átomos Polielectrónicos y Propiedades periódicas.
Objetivos:
•Introducción del concepto de carga nuclear efectiva del orbital
atómico. Contribución de las repulsiones interelectrónicas.
•Justificación cualitativa del valor de la constante de pantalla
del orbital atómico en razón de su función radial. Penetración y
apantallamiento orbital
•Energía de los orbitales atómicos
•Estructura electrónica de los átomos polielectrónicos
•Principio de “aufbau”
•Principio de exclusión de Pauli
•Regla de máxima multiplicidad de Hund
•Justificación de la Tabla Periódica de los elementos
•Núcleo electrónico y electrones de valencia.
Estructura de la Materia, FQ UNAM Semestre 2013-II, Grupo 21
El tamaño medio del orbital i:
La energía del orbital i:
La diferente distribución electrónica
(forma y tamaño) de los diferentes
orbitales hace que las constantes de
pantalla dependan de cada tipo de
orbital y de cada átomo, por tanto los
orbitales con igual valor de n y distinto
valor de l dejan de ser
orbitales degenerados.
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Variación de la energía de los OA con Z.
Valores teóricos calculados con el Método del
Campo Autoconsitente de Hartree-Fock
Electrones de Valencia: Los electrones mas externos de un átomo
Núcleo Electrónico o Electrones Internos: El resto de sus electrones
Valencia Química de un elemento: Capacidad para combinarse con otros elementos. Está
condicionada por su número de electrones de valencia del átomo.
Configuración en capa cerrada Si el átomo tiene toda su capa de valencia completa. Gases
Nobles. Gran estabilidad química.
En su combinación con otros elementos (formación de moléculas), la tendencia del átomo
es, hacia la adquisición de su configuración en capa completa, cediendo electrones,
aceptando electrones o compartiendo electrones con los otros elementos.
Elementos representativos: forman los electrones de valencia los ns y los np
Elementos del bloque d: forman los electrones de valencia los ns y los (n-1)d
Elementos del bloque f: forman de los electrones de valencia los ns, el (n-1)d y los (n-2)f
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Propiedades periódicas de los elementos
Objetivos:
•Justificación de las propiedades periódicas de los elementos
•Radio atómico:
•Potenciales de ionización. Carácter metálico y no metálico
de los elementos
•Afinidades electrónicas
•Electronegatividad de los elementos. Escala de Mulliken
•Paramagnetismo y diamagnetismo
•Valencias químicas y reactividad
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Radios Atómicos (Volúmenes atómicos)
Radio Covalente: la mitad de la distancia
internuclear en las moléculas diatómicas
gaseosas de los elementos no metálicos: O2,
F2, Cl2, N2,..
Radio metálico: la mitad de la distancia
internuclear entre dos átomos en la red
metálica.
El radio atómico está relacionado con el
tamaño del orbital más externo.
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Figura Comparación de los tamaños de los átomos y iones (cationes, aniones).
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Figura Comparación de los tamaños de los átomos y iones (cationes, aniones).
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Afinidad electrónica
Energía absorbida o emitida para formar un ión negativo a partir del átomo neutro (estado
gaseoso y condiciones estándar de presión y temperatura).
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Figura. Clasificación de la tabla periódica de acuerdo a su carácter metálico y no metálico.
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Electronegatividad X.
Mulliken; La semisuma del valor del primer potencial de ionización
(tendencia a dar el último electrón de valencia) y de la afinidad electrónica
(tendencia a aceptar un electrón externo) es una medida de la tendencia del
núcleo del átomo a atraer los electrones cercanos.
X
M
=
AE + I
2
X (F ) = 4
Nota: En los capítulos
relativos al enlace químico,
se definirá la escala de
Pauling de las
electronegatividades
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Figura. Valores de electronegatividad de los elementos.
Las tendencias de la electronegatividad (X) constituyen el opuesto de las tendencias que definen el carácter
metalico. Los no metales tienen altos valores, los metaloides tienes valores intermedios y los metales tienen
valores muy bajos de X.
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Figura. Valores de afinidad electrónica (AE) de algunos elementos.
La afinidad electrónica (AE) de los gases nobles no se miden fácilmente, a excepción del Xe. La AE de los
metales alcalinos o alcalinos térreos es muy pequeña comparada con la de los halógenos.
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Para la escala de electronegatividad de Pauling, se considera un promedio del potencial (I) de
ionización de los halogenados y metales alcalinos, así como la afinidad electrónica (AE) de los
halógenos y considerando que la afinidad electrónica de los metales alcalinos es cero.
Escala de Pauling. Se expresa en unidades arbitrarias: al Flúor, se le asigna el valor más alto,
por ser el elemento más electronegativo, tiene un valor de 4 y al Cesio, que es el menos
electronegativo se le asigna el valor de 0,7
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Comportamiento químico de los elementos
•En la formación e interconversión de compuestos químicos sólo están implicados los
electrones de la capa de valencia.
•Cuando se combinan elementos de muy diferente electronegatividad se forman
compuestos iónicos en las que los átomos están en su forma iónica y estos fuertemente
unidos por interacciones electrostáticas.
•Los metales del grupo principal generalmente forman cationes con una configuración
que equivale al gas noble más cercano.
•Los no metales adquieren electrones suficientes como para formar un anión que tenga
la configuración electrónica del gas noble que le sigue.
•Cuando se combinan elementos de electronegatividad semejantes forman compuestos
covalentes en las que los núcleos comparten parte (o todos) de sus electrones de
valencia.
Nota: En los capítulos relativos al enlace químico, se
estudiarán los factores que condicionan su formación y se
explicarán las valencias covalentes de los átomos.
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Propiedades magnéticas
• Átomos o iones diamagnéticos:
– Todos los electrones están apareados.
– Una especie diamagnética es débilmente repelida por un campo
magnético.
• Átomos o iones paramagnéticos:
– Tienen electrones desapareados.
– Los electrones desapareados inducen un campo magnético que hace
que el átomo o ion sea atraído por un campo magnético externo.
Estructura de la Materia, FQ UNAM Semestre 2013-II, Grupo 21
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Bibliografía
Química General.Vol 1. Enlace Químico y Estructura de la Materia. 8ª Ed.
R.H. PETRUCCI, W.S. HARWOOD, F.G. HERRING. Prentice Hall. Madrid. 2002
The nature of the chemical bond, Third Edition, L. PAULING Cornell University Press
New York 1960.
Química y Reactividad Química. 5ª ed. J. C. KOTZ, P.M. TREICHEL. Ed.
Paraninfo-Thomson Learning. Madrid. 2003.
Estructura Atómica y Enlace Químico. J. CASABO Ed. Reverté, 1996.
Estructura de la Materia, FQ UNAM Semestre 2013-II, Grupo 21