Variación de los radios atómicos
Dentro de la tabla periódica, el tamaño de los átomos cambia de forma cíclica. Al avanzar por un período de izquierda a derecha, la carga nuclear aumenta y los electrones son atraídos con mayor fuerza hacia el centro. Debido a esto, los radios atómicos disminuyen. Sin embargo, a medida que se completa el nivel de energía, los electrones comienzan a repelerse con más fuerza entre sí, por lo que hacia el final del período la contracción se ralentiza.
Al pasar de un gas noble a un metal alcalino del período siguiente, el radio aumenta drásticamente debido a la aparición de una nueva capa electrónica. En los subgrupos principales, al desplazarse de arriba hacia abajo, los radios también aumentan, ya que el número de niveles energéticos crece constantemente. El gráfico de la dependencia del radio respecto a la carga nuclear tiene forma de sierra: los metales alcalinos (litio, sodio, potasio) se encuentran en los máximos, y los gases nobles en los mínimos.
Energía de ionización y afinidad electrónica
La capacidad de un átomo para interactuar con electrones se describe mediante dos parámetros clave que varían en direcciones opuestas al cambio del radio:
- Energía de ionización: el costo energético para arrancar un electrón y convertir un átomo en catión. Aumenta en los períodos de izquierda a derecha y disminuye en los grupos de arriba hacia abajo.
- Afinidad electrónica: la energía que se libera al capturar un electrón ajeno con la formación de un anión. La tendencia es similar, pero existen excepciones: los metales alcalinotérreos y los gases nobles no tienen afinidad electrónica en absoluto.
Incluso en los metales alcalinos activos, arrancar un electrón es mucho más difícil que agregarlo. Para la formación del catión de sodio se requiere la absorción de 495,8 kJ/mol, mientras que en la formación del anión solo se liberan 52,9 kJ/mol. Precisamente por esto, los iones de sodio cargados negativamente son extremadamente inestables y no se encuentran en sustancias complejas.
Electronegatividad y polaridad del enlace
Electronegatividad: indica la capacidad de un átomo para atraer pares de electrones de enlaces químicos. El valor absoluto se calcula como la semisuma de la energía de ionización y la afinidad electrónica. En la práctica, se aplican valores relativos calculados en relación con el litio.
Consideremos los valores para el segundo período: desde el litio (1,0) el indicador aumenta suavemente a través del berilio (1,6), boro (2,0), carbono (2,5), nitrógeno (3,0) y oxígeno (3,5) hasta el flúor (4,0). En el tercer período la tendencia se mantiene: desde el sodio (0,9) hasta el cloro (3,0).
La diferencia de electronegatividades entre dos átomos enlazados determina el grado de polaridad (la fracción iónica) del enlace. El átomo con mayor electronegatividad adquiere una carga parcial negativa, y el de menor electronegatividad, una positiva. Por ejemplo, con una diferencia de 1,0, la carga de los polos alcanza 0,22, lo que corresponde al 22% de ionicidad. Si el par de electrones pasa por completo a uno de los socios, las cargas de los polos son iguales a la unidad y el enlace se considera iónico. Debe recordarse que la electronegatividad no es una constante estricta y las estimaciones basadas en ella tienen un carácter orientativo.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Cómo cambian las propiedades metálicas y reductoras de los elementos en los grupos y períodos?
Las propiedades metálicas de los elementos se intensifican al avanzar en los grupos de arriba hacia abajo.
- Grupo IV: el no metal carbono es reemplazado por el metal plomo.
- Grupo V: el no metal nitrógeno es reemplazado por el metal bismuto.
- Grupo VI: el no metal oxígeno es reemplazado por el metal polonio.
La información sobre la variación de las propiedades metálicas dentro de los períodos, así como sobre las regularidades periódicas de las propiedades reductoras, no está disponible en las fuentes.
¿Cómo cambia la electronegatividad de los elementos en los subgrupos principales al avanzar de arriba hacia abajo?
Al avanzar en los grupos de arriba hacia abajo, la electronegatividad de los elementos disminuye. Esta regularidad se correlaciona directamente con la disminución de la energía de ionización y de la afinidad electrónica.
| Elemento | Electronegatividad |
|---|---|
| Oxígeno | 3,5 |
| Azufre | 2,6 |
La diferencia en los indicadores entre algunos elementos al descender puede ser insignificante (por ejemplo, entre el azufre y el selenio). En general, según la tabla periódica, la menor electronegatividad se observa en el francio.
El radio y la energía de ionización funcionan como un balancín: cuando el radio atómico disminuye en el período, la energía de ionización se dispara inevitablemente.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué disminuye el radio atómico en un periodo, a pesar de que aumenta el número de electrones?
Al aumentar el número atómico, aumenta la carga positiva del núcleo. Este comienza a atraer con mucha más fuerza a las capas electrónicas, comprimiendo el átomo.
¿Pueden los gases nobles formar iones negativos?
No. Según las regularidades periódicas, los elementos del grupo VIIIA carecen por completo de afinidad electrónica.
¿Cómo determinar las cargas en una molécula a partir de la electronegatividad?
La carga negativa siempre se desplaza hacia aquel átomo cuya electronegatividad es mayor. El átomo con el valor menor se carga positivamente.
¿Cómo cambian los radios de los halógenos desde el flúor hasta el bromo?
Los radios aumentan debido a que estos elementos se encuentran en el mismo grupo y al descender aumenta el número de capas electrónicas.
Qué más repasar sobre el tema
- La dependencia en forma de sierra del radio atómico respecto a la carga nuclear y los puntos de sus extremos.
- La relación entre la energía de ionización y la afinidad electrónica usando el átomo de sodio como ejemplo.
- El efecto de la repulsión electrónica en la desaceleración de la contracción del radio hacia el final del período.
- El cálculo de la carga teórica del dipolo de la molécula de cloruro de hidrógeno utilizando la tabla de electronegatividades.
- Las razones de la ausencia de afinidad electrónica en los elementos del grupo IIA.
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