viernes, 27 de enero de 2012

PROPIEDADES PERIÓDICAS

Voy a describir brevemente la forma en la que podemos razonar la variación de las propiedades periódicas en un conjunto determinado de elementos. Imaginemos la serie: F, P, Al, Na, Cl, Rb. ¿Cómo justificamos la variación de las propiedades periódicas?

En primer lugar hemos de tener clara la situación en la tabla periódica de los anteriores elementos. Recordemos nuestra "minitabla", con los elementos representativos. En ella rodearemos los elementos de la lista:



VARIACIÓN DEL TAMAÑO
En primer lugar, nos fijamos en los elementos que pertenecientes a un mismo grupo. Así pues observamos por una parte el F y el Cl, del grupo 17, y el Na y el Rb, del grupo 1. 
En un grupo el tamaño de los átomos aumenta al descender en el grupo. Así pues, Cl>F y Rb>Na. La razón es que el Cl tiene una capa electrónica más que el F (igual razonamiento para el Rb y el Na), y por ello los electrones periféricos están más alejados del núcleo.
A continuación nos fijamos en los elementos que pertenecen al mismo periodo, que serán respectivamente el Na, Al, P y Cl. Al avanzar en un periodo (de izquierda a derecha), los electrones diferenciadores entran en una misma capa (en los elementos representativos), es decir, se encuentran a una distancia similar del núcleo. Al mismo tiempo la carga nuclear aumenta, con lo que los electrones están atraídos con más fuerza, lo que provoca una contracción en el tamaño de los átomos. 
Por el anterior razonamiento concluimos que: Na>Al>P>Cl.  Como además Cl>F y Rb>Na, podemos concluir que: Rb>Na>Al>P>Cl>F
A modo de comprobación:

ENERGÍA DE IONIZACIÓN
Seguimos la misma secuencia. Nos fijamos en el F, Cl y en el Na,Rb.
Al descender en un grupo disminuye la energía de ionización, ya que los electrones de valencia se encuentran más alejados del núcleo (entran en capas superiores). Por tanto los electrones externos están atraídos con menos fuerza, y por ello se necesita menos energía para arrancarlos.
Según lo anterior, la variación para esta propiedad sería: Cl<F y Rb<Na.
En un periodo la energía de ionización aumenta al avanzar de izquierda a derecha en el periodo. Utilizando el mismo argumento que para la variación del tamaño de los átomos, al avanzar en un periodo los electrones cada vez estarán atraídos con más fuerza (están a similar distancia, pero con mayor carga nuclear). Por ello necesitaremos más energía para arrancarlos.
Según lo anterior, la variación para esta propiedad sería: Na<Al<P<Cl. Como además Cl<F y Rb<Na, podemos concluir Rb<Na<Al<P<Cl<F.
A modo de comprobación:

ELECTROAFINIDAD
Para discutir esta propiedad prescindiremos del Al y del F, ya que suponen dos excepciones en la ordenación que necesitan argumentos correspondientes a cursos superiores para poder ser explicadas.
Esta propiedad varía de forma similar a la energía de ionización. La electroafinidad disminuye al bajar en un grupo, porque el electrón adicional que capta el átomo (recordemos que la electroafinidad es la energía que se desprende en el proceso A + e-  ---------   A-) se encuentra más lejos del núcleo cuanto más abajo se encuentre el elemento en el grupo. En el caso del ión Na-, el electrón adicional está en la tercera capa, mientras que en el ión Rb-, el electrón captado entra en la quinta capa. La energía liberada en el proceso depende de la fuerza con la que el núcleo atrae al electrón adicional. Esta fuerza es mayor en el Na- que en el Rb-, porque el electrón está más cerca del núcleo. Así pues, la electroafinidad del Na será mayor que la del Rb. 
Según lo anterior Rb<Na.
En un periodo, al avanzar de izquierda a derecha aumenta el valor de la carga nuclear, y el electrón adicional que entra al átomo para formar el anión se encuentra siempre a una distancia similar. La fuerza que experimenta ese electrón captado depende del valor de la carga nuclear. Como la energía liberada en el proceso depende de la fuerza con la que el núcleo atrae al electrón adicional, la electroafinidad  aumentará al avanzar hacia la derecha en un periodo. Por ello concluimos que Na<P<Cl. Si combinamos con las dos anteriores desigualdades, concluimos que: Rb<Na<P<Cl
A modo de comprobación:

ELECTRONEGATIVIDAD.
Varía de idéntica forma que la electroafinidad y la energía de ionización. Usando similares argumentos, concluimos que: Rb<Na<Al<P<Cl<F.
A modo de comprobación:

CARÁCTER METÁLICO
El carácter metálico varía de forma contraria a la electronegatividad, ya que los metales son poco electronegativos (no muestran tendencia a atraer electrones de enlace), mientras que los no metales son muy electronegativos. Por ello concluimos que: Rb>Na>Al>P>Cl>F

REACTIVIDAD
La reactividad se ha de estudiar por partes, primero para los metales y luego para los no metales, ya que varía de distinta forma en cada caso. De todas formas, es una propiedad que no se puede cuantificar, por lo que su ordenación no es estricta.
En los metales su reactividad depende de la facilidad con la que pierden electrones para adquirir una estructura electrónica de gas noble. Los metales con una energía de ionización alta serán menos reactivos que los metales que posean una energía de ionización baja, pues estos últimos se ionizarán más fácilmente. 
Antes hemos visto que la energía de ionización variaba así: Rb<Na<Al   Por tanto el Rb será el más reactivo de esos tres elementos. Si tuvieramos que ordenarlos por reactividad: Rb>Na>Al. 
En los no metale, en general, su reactividad depende de la facilidad con la que captan electrones, es decir, de su electroafinidad. Los metales con una electroafinidad alta serán muy reactivos. 
Antes hemos visto que la electroafinidad variaba así: P<Cl  Por ello el no metal más reactivo de ambos será el Cl. Si tuviéramos que ordenarlos por reactividad: Cl>P.
Como podemos ver, la reactividad varía de forma contraria a la energía de ionización en los metales, y a la electroafinidad en los no metales.
Para finalizar un consejo: fijaos mucho en el orden y en la forma en que se formula la pregunta. No es lo mismo ordenar de mayor a menor que de menor a mayor (aunque parezca una perogrullada recordarlo, es un error muy frecuente). 


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