La Tabla Periódica

Tema 3

Propiedades periódicas 1

1. La Tabla Periódica

1. Antecedentes históricos

2. Tabla Periódica moderna: organización

2. Clasificación de los elementos

3. Propiedades periódicas

1. Radio atómico e Iónico

2. Energía de ionización

3. Afinidad electrónica

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Propiedades periódicas 2

Antecedentes

• J. Döbereiner (1817)

Similitudes entre conjuntos de tres

elementos (Triadas):

– Ca, Sr, Ba;

– Cl, Br, I;

– S, Se, Te.

• J. Newlands (1863)

Ordenó los elementos por su masa

atómica, y observó que se repite un ciclo

de propiedades comunes cada 8

elementos.

Ley de las

octavas (escala

musical).

• Mendeleiev y Meyer (1869)

– Sugieren el mismo patrón organizando los elementos

conocidos en grupos de 8 elementos en orden de masa

atómica creciente.

D. Mendeleiev

L.Meyer

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Propiedades periódicas 3

Clasificación de los elementos. La ley periódica

• 1869, Dimitri Mendeleev Lother Meyer

Cuando los elementos se organizan en

orden creciente de sus masas atómicas,

algunos conjuntos de propiedades se

repiten periódicamente

A fin de asegurar que los patrones de

propiedades se ajustaran a la estructura de

la tabla fue necesario dejar espacios

vacíos. Esos espacios corresponderían a

elementos desconocidos.

Éxitos de Mendeleiev

• Dejar huecos que corresponderían a elementos por

descubrir: 44, 68, 72, y 100 (Sc, Ga, Ge y Tc)

• Corrigió las masas atómicas de algunos elementos (I,

Te, In, U).

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Propiedades periódicas 4

Problemas de la ordenación de Mendeleiev

• Siguiendo el orden de masas atómicas

crecientes los elementos no siempre encajaban

en el grupo con propiedades coincidentes.

o Tuvo que invertir el orden de Ni y Co, Y y Te

• Se estaban descubriendo elementos nuevos

como holmio y samario para los que no había

hueco previsto.

• En algunos casos elementos del mismo grupo

eran muy diferentes en cuanto a su reactividad

química.

• Grupo 1: contiene metales alcalinos (muy

reactivos) y metales de acuñación (Cu, Ag y

Au; muy poco reactivos)

• Para establecer un grupo, al menos se tenía que

conocer un elemento

• No se conocían los gases nobles y no se

dejó espacio para ellos

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Propiedades periódicas 5

Contribución de Moseley

• Llevó a cabo experimentos con

Rayos X, descubriendo que:

Al incidir un haz de RX en un

elemento, los átomos de éste

emiten rayos X de una frecuencia

característica de cada elemento.

Las frecuencias están correlacionadas con las

cargas nucleares Z.

ν = A (Z − b)2

Permitió predecir nuevos elementos (43, 61, 75) que

se descubrieron posteriormente.

Encontró que al ordenar los elementos con respecto

a Z se eliminaban las irregularidades de la tabla de

Mendeleiev basada en la masa atómica y se

definían con exactitud los huecos para los que era

necesario encontrar elementos

Tema 3

Propiedades periódicas 6

Tabla Periódica de los Elementos Moderna

Elementos s

Elementos d

Elementos de

transición

Elementos p

Elementos f

Lantánidos

Actínidos

Número de grupo

Periodo

No utilizan designaciones

numéricas

Elementos representativos

Gases Nobles

Halógenos

Metales Alcalinos

Metales Alcalinos Térreos

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Propiedades periódicas 7

Propiedades Periódicas

• Radios atómicos

• Energías de ionización o potenciales de

ionización

• Afinidad electrónica

Unidades

Picómetro: 1pm = 1·10-12 m Ángstrom: 1Å = 1·10-10 m

El tamaño de los átomos: Radio atómico

• Se supone que los átomos son esferas rígidas, lo cual no es

cierto

• Concepto de radio atómico carece de sentido estricto

– La función de distribución radial disminuye gradualmente

al aumentar la distancia al núcleo.

Carga que no

contribuye

Carga que

contribuye

90%

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Propiedades periódicas 8

No es posible determinar el radio atómico en átomos aislados

Se habla de radio covalente o de radio metálico

Radio covalente

• Moléculas diatómicas: H2, Cl2

– Radio covalente es la mitad de la distancia

internuclear.

– Los datos de radios se refieren a enlaces sencillos (ni

dobles ni triples)

– Limitación:

• Se obtienen radios covalentes diferentes para diferentes

órdenes de enlace ya que los átomos no son esferas

indeformables

O2: d(O-O)=1,21Å

H2O2: d(O-O)=1,47 Å

Radio metálico

• La mayor parte de los metales son sólidos cristalinos

formados por empaquetamiento, más o menos compacto,

de átomos.

– La mitad de la distancia internuclear entre dos átomos

contiguos en el cristal es el radio metálico.

Radio metálico Radio covalente

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Propiedades periódicas 9

Variación de los radios atómicos

• Periodo

Disminución gradual de izquierda a derecha (bloques s y

p), como resultado del aumento progresivo de la carga

nuclear efectiva Z*.

Z* =La carga nuclear efectiva (la cantidad de carga

nuclear sentida por un e -)

Slater desarrolló una constante, σ que representa la

habilidad de un e - para proteger otro e - (en el mismo tipo

orbital o uno diferente) de la carga nuclear

Z * = Z - σ

Z = Carga nuclear real

σ = Constante de apantallamiento

Para calcular σ: 1s, (2s,2p), (3s,3p), 3d, (4s,4p), 4d, 4f.

* los e- en orbitales más externos no contribuyen.

* los e- en el mismo grupo contribuyen con 0.35, excepto

en 1s que contribuyen 0.30

* los e- S o P en el grupo n-1 contribuyen 0.85

* los e- restantes contribuyen 1.00

2He 1s2 σ=1x0,30= 0,30 Z*=1,7

9F 1s22s22p5 σ=6x0,35 + 2x0,85= 3,80 Z*=5,2

11Na1s22s22p63s1 σ=8x0,85 + 2x1 = 8,80

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