Química · Unidad 5 — Configuración electrónica y propiedades periódicas
Propiedades periódicas: radio atómico, energía de ionización y electronegatividad
Las flechas de la tabla periódica no hay que memorizarlas. Salen de dos cosas que se pueden contar: cuánta carga siente de verdad un electrón externo, y a qué distancia del núcleo está.
La explicación
Las dos palancas, y nada más
Todas las tendencias periódicas se explican con la misma competencia entre dos efectos sobre el electrón más externo:
- La carga nuclear efectiva (Zef). El electrón externo no siente los Z protones completos: los electrones internos se interponen y le apantallan parte de esa carga. Cuanto mayor es Zef, más fuerte lo sujeta el núcleo.
- La distancia. Cuanto más alto es el nivel n del electrón externo, más lejos está, y la atracción cae rápido con la distancia.
Para estimar Zef alcanza con un modelo sencillo: restarle a Z los electrones internos, que son los que hacen de pantalla.
Fijate el resultado: en los elementos representativos, Zef termina coincidiendo con la cantidad de electrones de valencia. No es casualidad — es la misma cuenta mirada al revés.
Radio atómico
Bajando por un grupo: aumenta. El electrón externo estrena un nivel más lejano. La distancia le gana al aumento de protones.
Li 152 pm → Na 186 pm → K 227 pm (mismo grupo)
Que sean dos efectos distintos importa: si dos elementos no comparten ni período ni grupo, ninguna flecha alcanza y hay que comparar las dos palancas a mano.
Radio iónico
- Un catión es más chico que su átomo. Muchas veces pierde la capa externa entera, y además quedan menos electrones para la misma cantidad de protones: Na 186 pm → Na⁺ 102 pm.
- Un anión es más grande que su átomo. Entran electrones al mismo nivel, la repulsión aumenta y el núcleo no cambió: Cl 99 pm → Cl⁻ 181 pm.
- Entre isoelectrónicos manda el núcleo. Con los mismos 18 electrones, el Ca²⁺ (20 protones) es más chico que el Cl⁻ (17 protones).
Energía de ionización
Es la energía que hay que entregar para arrancarle un electrón a un átomo gaseoso y aislado. Siempre es positiva: sacar un electrón cuesta.
La tendencia es la consecuencia directa de las dos palancas: más Zef y menos distancia ⇒ más difícil de arrancar. Entonces crece hacia la derecha y baja al bajar por un grupo.
Los máximos son los gases nobles y los mínimos los alcalinos, que entregan su único electrón externo casi sin resistencia. La tendencia tiene baches —el aluminio cuesta menos que el magnesio, el azufre menos que el fósforo— porque ahí se estrena un subnivel o se rompe un apareamiento. Que existan baches no invalida la tendencia: la confirma, porque cada uno tiene su explicación en la configuración.
Afinidad electrónica y electronegatividad
- Afinidad electrónica: la energía que se pone en juego cuando el átomo gana un electrón. Cuanto más energía libera, más "ganas" tiene de captarlo. Crece hacia la derecha, como la ionización.
- Electronegatividad: la tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones de un enlace. Ojo con la diferencia: la ionización se mide sobre un átomo solo, y la electronegatividad sólo tiene sentido con el átomo enlazado a otro.
El flúor es el más electronegativo de la tabla. Los gases nobles quedan casi siempre fuera de la escala porque no forman enlaces.
Cómo comparar dos elementos sin memorizar flechas
2. ¿Tienen el mismo n? Entonces comparten período: decide Zef, y el de mayor Zef es el más chico.
3. ¿Tienen distinto n? La distancia suele pesar más: el de n mayor es el más grande.
4. Si no comparten ni período ni grupo, encadená: compará cada uno con un tercero que sí comparta algo con ambos.
Ordená de menor a mayor radio atómico al potasio (Z = 19), al sodio (Z = 11) y al magnesio (Z = 12), justificando con carga nuclear efectiva y distancia. Después decidí cuál de los tres tiene la mayor energía de ionización.
Paso 1: las configuraciones externas. Sin ellas no se puede comparar nada:
Ya se ve el reparto: sodio y magnesio comparten el nivel 3, y el potasio estrena el 4.
Paso 2: los dos del mismo período. Como el nivel es el mismo, decide Zef:
El magnesio sujeta con el doble de carga efectiva sobre la misma capa, así que es más chico que el sodio: 160 pm contra 186 pm.
Paso 3: el que está en otro período. El potasio tiene su electrón externo en el nivel 4, un escalón más lejos que los otros dos. Su Zef también es 1, igual que el del sodio, pero a mayor distancia:
El orden, entonces, de menor a mayor radio:
La energía de ionización. Acá conviene razonar al revés: arrancar un electrón cuesta más cuando está más cerca y más atraído, o sea justo en el átomo más chico.
La mayor es la del magnesio, que es el más chico y el de mayor Zef. Fijate que el orden de la ionización es exactamente el inverso del orden de los radios: no son dos tendencias que haya que aprender por separado, es la misma leída de los dos lados.
Dónde se cae la mayoría
- Aplicar la flecha del período a dos elementos que no están en el mismo período. Si cambian n y Z a la vez, hay que mirar cuál de los dos efectos gana.
- Creer que el radio crece con Z. Dentro de un período Z crece y el radio baja: lo que hace crecer el radio es estrenar un nivel.
- Tratar la electronegatividad y la energía de ionización como sinónimos. Las tendencias se parecen, pero una se mide sobre un átomo aislado y la otra sólo tiene sentido dentro de un enlace.
- Pensar que un catión es más grande porque tiene carga. La carga apareció justamente porque perdió electrones, y muchas veces perdió la capa externa entera.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Propiedades periódicas: radio atómico, energía de ionización y electronegatividad →Los otros temas de la unidad 5
Configuración electrónica y propiedades periódicas