Tema 3

1/30/2005
Tema 3.
CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS
ELEMENTOS. PROPIEDADES PERIÓDICAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
CLASES DE ELEMENTOS
DIMENSIONES ATÓMICAS
GANANCIA Y CESIÓN DE ELECTRONES
ELECTRONEGATIVIDAD
DUREZA Y BLANDURA
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE VALENCIA. NUMEROS DE
OXIDACIÓN
8. EFECTOS RELATIVISTAS
http://www.chemsoc.org/viselements/pages/history.html
http://pubs.acs.org/cen/80th/elements.html
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Precursores...
1772
L. B.G. de Morveau
Tabla de sustancias "químicamente simples"
1817-29 J.W. Döbereiner
Triadas de elementos (Cl, Br, I)
Hacia 1850 se habían identificado 20 triadas
1862
A.E.B. de
Chancourtois
Ordenó los elementos en orden creciente de su peso
atómico. Tabla helicoidal.
1864
L. Meyer
Tabla de valencias de 49 elementos
1864
W. Odling
Tabla de 13 columnas que contenia 57 elementos
1865
J. A. R. Newlands
Ley de las octavas
1868-9
H
F
Cl
Co, Ni
Br
I
Pt,Ir
Li
Na
K
Cu
Rb
Cs
Os
Hg
G(Be)
Mg
Ca
Zn
Sr
Ba,V
Bo(B)
Al
Cr
Y
Ce, La
Ta
Tl
C
Si
Ti
In
Zr
W
Pb
N
P
Mn
As
Di, Mo
Nb
Bi
O
S
Fe
Se
Ro(Rh), Ru
Au
Th
L. Meyer
Curva de volumen atómico y tabla periódica.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
1
1/30/2005
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
1869
http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/mendeleev.html
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
2
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1871
http://cator.hsc.edu/~mollusk/ChemArt/mendeleev.html
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Propuestas de Mendeleiev
a. La periodicidad de las propiedades es
inherente a la distribución.
b. La distribución se corresponde con las
valencias de los elementos.
c. Las características de los elementos quedan
determinadas por el valor de sus pesos
atómicos.
d. Los errores en los pesos atómicos pueden
corregirse a partir de la posición del elemento
en la tabla.
e. Los elementos cuyas propiedades son
parecidas, o tienen pesos atómicos parecidos
o aumentan regularmente.
Estableció la ley periódica:
“Si los elementos se disponen de acuerdo con los pesos atómicos, presentan
diferentes propiedades periódicas”
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
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Comparación de algunas propiedades del Ga y Ge con
las propiedades predichas para Eka-Al y Eka-Si
Mendeleev's
Observed
Predictions about Eka- Properties of Ga
Aluminum
Mendeleev's
Predictions about
Eka-Silicon
Observed
Properties of Ge
Atomic Weight
about 68
69.7
about 72
72.6
Melting Point
low
30°C
Density
5.9
5.94
5.5
5.47
Formula of Oxide
EkaAl2O3
Ga2O3
EkaSiO2
GeO 2
GaCl3
EkaSiCl4
GeCl4
< 100°C
86°C
EkaAlCl3
Formula of Its
Chloride Compound
Chemistry of
Hydroxide
EkaAl(OH)3 dissolves
in both acids and
bases.
Boiling Point of Its
EkaAlCl3 is more
Chloride Compound volatile than ZnCl2.
Ga(OH)3 dissolves
in both acids and
bases.
GaCl3 is more
volatile than ZnCl2.
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… y sucesores
1894-8
Lord Rayleigh
W. Ramsay
M.W. Travers
Detectaron y aislaron los gases nobles.
(valencia 0)
Ar(1895), Kr, Ne y Rn (1895-98)
1913
N. Bohr
Explica la tabla periódica en base a la
teoría atómica
1913
H.G.J. Moseley Ley periódica
1940
E. Macmillan
Sintetizaron el primer transuránido 93Np
P. Abelson
1944
G. T. Seaborg
Hipótesis de los actínidos
http://webserver.lemoyne.edu/faculty/giunta/rayleigh0.html
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4
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Moseley
Moseley's relation
between wavelength
and atomic number for
the Kα1, Lα1 and Mα1
spectral lines (after
Goldstein et al. 1981).
λ=
http://www1.physics.ox.ac.uk/History/Moseley.html
K
(Z − σ )2
E (keV ) = K (Z − 1) 2
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Moseley experiment
http://marr.bsee.swin.edu.au/~dtl/het408/projrad/node5.html
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5
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La Ley Periódica de Moseley establece que las
propiedadese físicas y químicas de los elementos son
funciones periódicas de sus números atómicos.
http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Moseley-article.html
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Grupos: columnas 1-18
Periodos: filas 1-7
Bloques: s, p, d, f
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6
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„
Grupos
Nombre específico /
Nombre tradicional
Grupos 1, 2, 13-18
Elementos
Configuración
electrónica
Elementos representativos
(grupos principales)
Grupos 1 y 2
Grupo 1
Grupo 2
Elementos del bloque s
Metales alcalinos
Metales alcalino-térreos
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
ns1 (n= 2 -7)
ns2 (n= 2 -7)
Grupos 13-18
Grupo13
Grupo14
Grupo15
Grupo16
Grupo17
Grupo18
Elementos del bloque p
Elementos del grupo del boro
Elementos del grupo del carbono
Pnictógenos
Calcógenos
Halógenos
Gases nobles
B, Al, Ga, In, Tl
C, Si, Ge, Sn, Pb, Uuq
N, P, As, Sb, Bi
O, S, Se, Te, Po, Uuh
F, Cl, Br, I, At
He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Uuo
ns2 np1 (n= 2
ns2 np2 (n= 2
ns2 np3 (n= 2
ns2 np4 (n= 2
ns2 np5 (n= 2
ns2 np6 (n= 2
Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn
Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd
La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg
Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Uun, Uuu,
Uub
La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy,
Ho, Er, Tm, Yb, Lu
Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk,
Cf, Es, Fm, Md, No, Lr
4s2 3d1- 4s2 3d10
5s2 4d1- 5s2 4d10
6s2 5d1- 6s2 5d10
7s2 6d1- 7s2 6d10
Grupos 3-12
Grupos f
Elementos del bloque d
Elementos de transición
Primera serie de transición
Segunda serie de transición
Tercera serie de transición
Cuarta serie de transición
Lantánidos
Actínidos
-7)
-7)
-7)
-7)
-7)
-7)
4f1 - 4f14
5f1 - 5f14
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Propiedades periódicas
Propiedades que dependen de la configuración electrónica
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Radio atómico (volumen)
Radio iónico
Densidad
Energía de ionización
Afinidad electrónica
Electronegatividad
Punto de fusión
Punto de ebullición
Potencial de reducción estándar
Valencia (número de oxidación)
Calores de fusión vaporización y
sublimación
Energía de enlace
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Calor de solvatación de iones
Dureza
Maleabilidad
Coeficiente de expansión
Espectro óptico
Comportamiento magnético
Conductividad térmica
Resitencia eléctrica
Movilidad iónica
Parachor
Índice de refracción
Calor de formación de un
compuesto dado
http://dl.clackamas.cc.or.us/ch104-06/periodic.htm
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7
1/30/2005
Dimensiones
atómicas.
Volumen molar
El volumen ocupado por un átomo
o ion depende de su entorno
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert2.html
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Dimensiones atómicas. Radios atómicos
radio covalente
radios iónicos
radio metálico
la mitad de la distancia
entre el núcleo de dos
átomos iguales que están
formando un enlace
covalente simple.
da información del tamaño
de un átomo que ha
perdido o ganado
electrones de valencia.
la mitad de la distancia
experimental entre los
núcleos de átomos vecinos
del sólido.
Radio de van der Waals:
la mitad de la distancia internuclear
entre dos átomos iguales de moléculas
adyacentes. El radio depende de la
compresión a que el átomo esté sometido.
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Dimensiones
atómicas. Radios
atómicos
„
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert1.html
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Apéndice A.
Radios covalentes y metálicos de enlace sencillo de los elementos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
H
He
37
32
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
134
122
125
89
90
80
77
75
73
71
69
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
196
202
122
119
139
118
125
117
126
116
121
115
135
118
120
121
120
125
122
124
122
121
117
117
110
144
136
132
114
174
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
162
134
130
127
133
125
132
125
131
128
152
134
148
138
144
132
140
142
143
139
135
137
130
191
148
145
133
216
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
235
198
169
144
134
130
128
133
126
132
126
131
129
140
134
148
139
147
144
146
150
146
151
Fr
Ra
Ac
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Uun
Uuu
Uub
154
157
145
136
130
125
4f
5f
6f
7f
8f
Eu
10f
Gd
11f
Tb
12f
Pr
Nd
Pm
165
164
164
163
162
185
162
161
160
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
165
Sm
9f
Ce
Dy
13f
Ho
118
117
110
110
102
104
15f
97
145
Uuq
14f
99
Uuh
16f
Yb
Uuo
17f
Er
Tm
Lu
158
158
158
170
156
Es
Fm
Md
No
Lr
143
Fuentes: Radios covalentes (primera fila) se han obtenido de Huheey. Radios metálicos de enlace sencillo (segunda fila) Ball & Norvury, Physical Data for Inorganic Chemists, Longman, London, 1974.
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Apéndice B. Radios iónicos de Shannon-Prewitt (pm)
1
1
5
6
7
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Be
90
Na
+1 116
4
3
14
15
16
17
18
He
Li
+1
3
2
H
2
+2
B
59
+3
Mg
+2
86
K
Ca
+1 152
+2 114
+3
Sc
+3
Ti
88
Rb
Sr
Y
+1 166
+2 132
+3 104
Cs
Ba
La
+2 149
+3 117
Ra
+4
V
+2
+3
+4
+5
86
Nb
+3
+4
+5
Hf
+4
85
Cr
93
78
72
68
86
82
78
+2
+3
+4
+6
Mo
+4
+5
+6
Ta
+3
+4
+5
Rf
Mn
94
75
69
58
Db
+4
+5
+6
+4
+5
+7
78
74
70
Re
80
76
74
Sg
97
78
67
60
Tc
79
75
73
W
86
82
78
+2
+3
+4
+7
+4
+5
+7
77
72
67
Bh
Fe
+2
+3
+4
92
78
72
Ru
+3
+4
+5
82
76
70
Co
+2
+3
+4
Rh
+3
+4
+5
Os
+4
+5
+7
77
71
66
Hs
88
75
67
80
74
69
Ir
+3
+4
+5
82
76
71
Mt
Ni
+2
+3
83
74
Cu
+1
+2
91
87
Zn
+2
88
Pd
Ag
Cd
+2 100
+4 75
+1 129
+2 108
+3 89
+2 109
67
+4
Ga
+3
+5
54
+5
+2
+4
+3
+5
Sn
94
+4
52
+6
As
87
67
72
60
+3
+5
F
Ne
S
Cl
Ar
90
74
43
+7
Se
+4
+6
Sb
83
O
27
P
Ge
76
In
+3
N
30
Si
64
56
41
Br
+7
Te
I
+4 111
+6 70
+5 109
+7 69
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
+2 100
+4 75
+1 151
+3 99
+2 116
+1 164
+3 102
+2 133
+4 91
+3 117
+5 90
+4 108
Uun
Uuu
Uub
+6
Uuq
Kr
53
Xe
At
+7
Rn
76
81
Uuh
Uuo
+3 126
Ce
+3 115
+4 101
An
+4
Ac
+1 194
Ln
+2 100
+3 81
+4 74
Zr
+1 181
Fr
C
41
Al
Th
+4 108
Pr
+3 113
+4 99
Pa
+3 118
+4 104
+5 92
Nd
+3 112
U
+3 116
+4 103
+5 90
+6 87
Pm
+3 111
Np
+3 115
+4 101
+5 89
+6 86
+7 85
Sm
+3 110
Pu
+3 114
+4 100
+5 88
+6 85
Eu
+2 131
+3 109
Am
+3 111
+4 99
Gd
+3 108
Cm
+3 111
+4 99
Tb
+3 106
+4 90
Bk
+3 110
+4 97
Dy
++2 121
+3 105
Cf
Ho
+3 104
Es
Er
+3 103
Tm
+2 117
+3 102
Fm
+3 109
+4 96
Md
Yb
+2 116
+3 101
No
Lu
+3 100
Lr
+2 124
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Apéndice C. Potencial de ionización
„
„
Primer potencial de ionización: Es la energía mínima requerida para
arrancar un electrón de un átomo gaseoso neutro en su estado
fundamental.
E(g) → E+ (g) + e∆HI
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
10
1/30/2005
Potencial de
ionización
„
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert9.html
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Apéndice D. Afinidades electrónicas de los elementos (eV)
„
„
Es la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado
fundamental acepta un electrón para formar un ion gaseoso negativo.
E(g) + e- → E− (g)
∆HAE
1
H
0.754
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
He
−0.5
Li
0.618
−0.19
B
0.28
C
1.26
N
0.07
Na
0.548
Be
Mg
−0.22
Al
0.46
Si
1.38
P
0.747
K
0.502
−1.93
Rb
0.486
Cs
0.472
Fr
(0.456)
O
1.461
F
3.399
Ne
(−0.3)
Cl
3.617
Ar
(−0.36)
Br
3.365
Kr
(−0.40)
I
2.686
Xe
(−0.42)
At
2.90
Rn
(−0.42)
− 8.75
Sc
0.19
Ti
0.07
V
0.53
Cr
0.66
Mn
<0
Fe
0.16
Co
0.66
Ni
1.62
Cu
1.23
Zn
0.1
Ga
0.3
Ge
1.2
As
0.80
Y
0.30
Zr
0.43
Nb
0.89
Mo
0.75
Tc
1.0
Ru
1.05
Rh
1.14
Pd
0.56
Ag
1.303
Cd
−1.51
−1.31
In
0.3
Sn
1.2
Sb
1.05
S
2.077
− 5.51
Se
2.021
− 4.35
Te
1.971
Ba
−0.48
La
0.5
Hf
0
Ta
0.14
W
0.81
Re
0.2
Os
1.1
Ir
1.56
Pt
2.128
Au
2.309
Hg
−0.19
Tl
0.21
Pb
0.36
Bi
0.95
Po
(1.8)
Ra
Ac
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Uun
Uuu
Uub
4f
Ce
² 0.5
5f
Pr
² 0.5
6f
Nd
² 0.5
7f
Pm
² 0.5
8f
Sm
² 0.5
9f
Eu
² 0.5
10f
Gd
² 0.5
11f
Tb
² 0.5
12f
Dy
13f
Ho
² 0.5
14f
Er
² 0.5
15f
Tm
² 0.5
16f
Yb
² 0.5
17f
Lu
² 0.5
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
Ca
Sr
Uuq
Uuh
Uuo
Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
11
1/30/2005
Afinidad
electrónica
F
Cl
Br
I
At
Au
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Electronegatividad
Pauling Es una medida de la tendencia de un átomo en una molécula a
atraer los electrones hacia si.
energía de enlace heteropolar
D(AB) =
1
[D(AA) + D(BB)] + ∆ AB
∆ AB = 96.48( χ A − χB )2
2
χ A − χB = 0.102 ∆ AB
Mulliken (absoluta) Es el valor promedio de la primera energía de ionización
y la afinidad electrónica del átomo.
1
2
χ M = (∆HI + ∆HAE )
Allred-Rochow Es la fuerza electrostática que ejerce el núcleo sobre los
electrones de valencia.
χ AR = 3590
Z * -0.35
2
rcov
+ 0.744
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
12
1/30/2005
Apéndice E.
Electronegatividades de Pauling, Allred-Rochow y absoluta
1
I
H
2.20
7.18
Li
0.98
0.97
2.85
Na
0.93
1.01
2.85
K
0.82
0.91
2.42
Rb
0.82
0.89
2.34
Cs
0.79
0.89
2.18
Fr
0.7
0.86
2
II
Be
1.57
1.47
4.9
Mg
1.31
1.23
3.75
Ca
1.00
1.04
2.2
Sr
0.95
0.99
2.0
Ba
0.89
0.97
2.4
Ra
0.89
0.97
3
III
Sc
1.36
1.20
3.34
Y
1.22
1.11
3.19
La
1.10
1.08
3.1
Ac
1.1
1.0
4f
Ce
1.12
1.06
Š 3.0
Th
1.3
1.1
4
IV
Ti
1.54
1.32
3.45
Zr
1.33
1.22
3.64
Hf
1.3
1.23
3.8
Rf
5f
Pr
1.13
1.07
Š 3.0
Pa
1.5
1.14
5
II
V
1.63
1.45
3.6
Nb
1.6
1.23
4.0
Ta
1.5
1.33
4.11
Db
6f
Nd
1.12
1.06
Š 3.0
U
1.38
1.22
6
II
7
II
Cr
1.66
1.56
3.72
Mo
2.16
1.30
3.90
W
2.36
1.40
4.40
Sg
7f
Pm
1.06
Š 3.0
Np
1.36
1.22
8
II
9
II
10
II
Mn
1.55
1.66
3.72
Tc
1.9
1.36
3.91
Re
1.9
1.46
4.02
Bh
Fe
1.83
1.64
4.06
Ru
2.2
1.43
4.5
Os
2.2
1.52
4.90
Hs
Co
1.88
1.70
4.3
Rh
2.28
1.45
4.30
Ir
2.20
1.55
5.4
Mt
Ni
1.91
1.75
4.40
Pd
2.20
1.35
4.45
Pt
2.28
1.44
5.6
Uun
8f
Sm
1.17
1.07
Š 3.1
Pu
1.28
1.22
9f
Eu
10f
Gd
1.20
1.11
Š 3.0
Cm
1.3
11f
Tb
1.01
Š 3.1
Am
1.3
1.10
Š 3.2
Bk
1.3
11
I
Cu
1.90
1.75
4.48
Ag
1.93
1.42
4.44
Au
2.54
1.42
5.77
Uuu
12f
Dy
1.12
1.06
Cf
1.3
12
II
13
III
14
IV
15
III
16
II
Zn
1.65
1.66
4.45
Cd
1.69
1.46
4.33
Hg
2.00
1.44
4.91
Uub
B
2.04
2.01
4.29
Al
1.61
1.47
3.23
Ga
1.81
1.82
3.2
In
1.78
1.49
3.1
Tl
2.04
1.44
3.2
Uut
C
2.55
2.50
6.27
Si
1.90
1.74
4.77
Ge
2.01
2.02
4.6
Sn
1.96
1.72
4.30
Pb
2.33
1.55
3.90
Uuq
N
3.04
3.07
7.30
P
2.19
2.06
5.62
As
2.18
2.20
5.3
Sb
2.05
1.82
4.85
Bi
2.02
1.67
4.69
Uup
O
3.44
3.50
7.54
S
2.58
2.44
6.22
Se
2.55
2.48
5.89
Te
2.1
2.01
5.49
Po
2.0
1.76
5.16
Uuh
13f
Ho
1.23
1.10
Š 3.3
Es
1.3
14f
Er
1.24
1.11
Š 3.4
Fm
1.3
15f
Tm
1.25
1.11
Š 3.4
Md
1.3
16f
Yb
1.06
Š 3.5
No
1.3
17
I
F
3.98
4.10
10.41
Cl
3.16
2.83
8.30
Br
2.96
2.74
7.59
I
2.66
2.21
6.76
At
2.2
1.96
6.2
Uus
18
0
He
(12.3)
Ne
(10.6)
Ar
(7.70)
Kr
(6.8)
Xe
2.6
5.85
Rn
(5.1)
Uuo
17f
Lu
1.27
1.04
Š 3.0
Lr
1.3
Š 3.5
* Fila superior electronegatividad de Pauling (χP), fila central electronegatividad Allred-Rochow (χAR) y fila inferior electronegatividad absoluta (χABS)
Fuente: J. Emsley, The Elements, Clarendon Press, Oxford, 1991.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Electronegatividad
http://web.mit.edu/3.091/www/pt/pert8.html
http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/electroneg.html
F
Cl
Br
I
At
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
13
1/30/2005
Números de oxidación
El número de oxidación (o estado de oxidación), es un número positivo o
negativo, no necesariamente entero, representa la carga que un átomo tendría
si los electrones en una molécula fueran asignados a los átomos de acuerdo a
las reglas siguientes:
1. La suma de los números de oxidación de todos los átomos en una molécula
es igual a cero; la suma en un ion es igual a la carga del mismo (el número
de oxidación es una propiedad del átomo individual y antes de ser sumado
deberá ser multiplicado por el número de átomos de ese elemento presentes
en la molécula o ion).
2. El número de oxidación de los elementos de los grupos 1, 2, 3f, 3 y Al es
numéricamente igual al número del grupo, (+1, +2, +3, respectivamente).
3. El número de oxidación de los elementos más electronegativos será −1 si el
grupo es el 17 (VIIA) y −2 si es el grupo 16 (VIA).
4. El número de oxidación del resto de los elementos se llama x y se obtiene a
partir de la ecuación que resulta al aplicar la regla 1.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
+
1
1
1
H
−
+
1
2
Li
−
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
Be
B
3
2
1
3
Na
1
Mg
Al
1
+
1
4
K
−
15
4
3
2
1
5
4
3
2
1
16
17
18
He
3
2
1
1
+
−
14
1
4
3
2
2
3
2
1
Ca
Sc
5
4
3
2
1
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
2
1
C
N
O
F
1
2
3
4
1
2
3
1
2
1
4
3
2
1
5
4
3
2
1
6
5
4
3
2
1
Ne
7
6
5
4
3
2
1
Si
P
S
Cl
1
2
3
4
1
2
3
1
2
1
Número de
oxidación
Ar
7
6
5
4
3
2
1
6
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
4
3
2
1
Cu
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
1
1
1
2
1
2
3
1
2
1
1
2
3
2
1
4
3
2
1
3
2
2
4
Zn
Ga
Ge
As
Se
5
4
3
2
1
Br
Kr
1
2
3
4
+
1
5
Rb
−
2
3
2
4
3
2
1
Sr
Y
Zr
5
4
3
2
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
8
7
6
5
4
3
2
1
Ru
Nb
Mo
Tc
1
1
2
1
8
7
6
5
4
3
2
1
Rh
5
4
4
2
3
2
1
2
3
2
1
2
Pd
Ag
Cd
In
Sn
6
5
4
3
6
5
4
3
2
2
1
Sb
Te
1
I
Xe
1
2
2
3
3
+
1
6
Cs
−
2
3
2
4
3
2
Ba
La
Hf
5
4
3
2
Ta
1
4
7
6
5
4
3
2
1
8
7
6
5
4
3
2
1
W
Re
Os
1
2
1
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
6
5
4
Ir
Pt
2
1
6
5
5
4
3
2
1
2
1
1
Au
Hg
3
Tl
5
4
3
2
3
2
1
Pb
Bi
Po
1
At
Rn
1
2
2
3
3
3f
4f
4
3
2
3
2
5f
4
3
2
4
6f
7f
8f
9f
10 f
3
2
3
3
2
3
2
3
2
1
+
Ln
La
Ce
3
4
3
2
Ac
Th
Pr
Nd
Pm
Sm
5
4
3
6
5
4
3
7
6
5
4
3
7
6
5
4
3
Pa
U
Np
Pu
Eu
6
5
4
3
2
Gd
11 f
4
3
12 f
13 f
14 f
15 f
16 f
17 f
3
2
3
3
3
2
3
2
3
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
1
Tb
4
3
4
3
4
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
+
An
* L o s es t ad o s d e ox idaci —n m‡s
Am
co m u n es a p a r ece n en n e g ri t a.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
14
1/30/2005
Tendencias periódicas
1
18
2
13 14 15 16 17
Z*~ constante
Disminuye ∆HI, ∆HAE, χ
Aumenta radio atómico
Aumenta Z*, ∆HI, ∆HAE, χ
Disminuye radio atómico
3-12
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Efectos relativistas
Grupo
Au
Hg
11
12
10
Configuración [Xe] 4f14 5d10 6s1 [Xe] 4f14 5d10 6s2
P.F. (°C)
1064
-39
P.E. (°C)
2807
356.7
σ (kSm-1)
426
10.4
D (g·cm-1)
19.32
13.53
11
IP(2)
IP(3)
B
C
N
Al
Si
P
Ga
Ge
As
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Entalpía de disociación
AE
∆H d (M 2 )
[Ar] 3d 10 4s 1
7.7
20.3
1.226
1.95
[Kr] 4d 10 5s 1
7.6
21.5
1.202
1.65
Au
[Xe]
4f14
9.2
20.5
2.308
2.34
Zn
[Ar] 3d 10 4s 2
9.4
18.0
Cd
[Kr] 4d 10 5s 2
9.0
Hg
[Xe] 4f14 5d 10 6s 2 10.4
Cl2 : 2.54; I 2 : 1.56
15
Zn
Ag
6s 1
14
Cu
Cu
5d 10
13
Ni
Potencial de ionización
IP(1)
12
39.7
16.9
38.2
18.7
34.5
Afinidad electrónica
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
15
1/30/2005
Efectos relativistas
„
Tratamiento relativista. Ecuación de Dirac.
ih
„
 ∂
∂Ψ
∂
∂
= ichα x + α y + α z Ψ − βm0c 2 Ψ
∂y
∂z 
∂t
 ∂x
Numeros cuánticos
‹n
principal, n = 1, 2, 3,….
‹l
azimutal, l = 0,1, 2,…n-1
‹ j
momento angular, j = + | l ±1/2|
‹ m
magnético, -j, -j+1, ….j-1, j
n 2 h 2 4 πε0
m e Ze 2
m e vr = nh
e 2Z
v=
4 πε0 h
r=
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Efectos relativistas
„
„
Influencia de los efectos relativistas en los elementos pesados.
Masa de un electrón que se mueve con una velocidad v:
m=
„
mo
 v 2
1-  
 c
me = h = e = a0 = 1
v r = Z (au)
Para el Hg (Z = 80 )
<vr> = 0.58 c
Contracción relativista
el radio de Bohr: a o =
4πεo h2
me2
el radio relativista es ~20% menor
que el relativista para electrones 1s.
Los niveles ns superiores sufren
también contracción, pues deben ser
ortogonales.
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
16
1/30/2005
Efectos
relativistas
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
Contracción relativista
1
<r>rel / <r> no-rel
s
f
d
p
0,95
0,9
Au (6s1)
χP: 2.54 (halógeno)
CsAu Au2
0,85
Hg (6s2)
χP: 2.00
líquido Hg2 2+
Au
79
0,8
50
60
70
80
90
100
Z
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
17
1/30/2005
Efectos relativistas
Efecto del par inerte
Los electrones 6s de los elementos posteriores al mercurio, Tl, Pb y Bi,
son difíciles de ionizar, lo cual explica la baja estabilidad del estado de
oxidación del grupo.
„
Expansión relativista
‹
Al sufrir los orbitales s (y p) una contracción implica un
apantallamiento más eficiente de los orbitales d y f, que sufren
una expansión relativista. Esta expansión se ha propuesto como
explicación del aumento del número de oxidación
J M Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica 2004
18