Propiedades periódicas

Tema: Propiedades Periódicas

Tamaño de los átomos

El tamaño exacto de un átomo es muy complejo de determinar, pues realmente se corresponde con la distancia al núcleo de los electrones de la capa de valencia, algo muy difícil de medir ya que los electrones están en continuo movimiento. Por ello se ha tomado el convenio de determinar el tamaño de un átomo a partir de su radio atómico, definido como la mitad de la distancia que separa los núcleos de dos átomos iguales enlazados, tal y como se muestra en la imagen.

Los diversos métodos existentes arrojan valores para el radio atómico de entre 0,5 y 5 Å. Dentro de la tabla periódica de los elementos, el tamaño de los átomos tiende a disminuir a lo largo de un periodo una fila, para aumentar súbitamente al comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de energía más altos.

Las dimensiones del átomo son miles de veces más pequeñas que la longitud de onda de la luz (400-700 nm) por lo que estos no pueden ser observados utilizando instrumentos ópticos. En comparación, el grosor de un cabello humano es equivalente a un millón de átomos de carbono. Si una manzana fuera del tamaño de la Tierra, los átomos en ella serían tan grandes como la manzana original.

Energía de ionización

La energía de ionización de un elemento químico es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo de la corteza de un átomo de este elemento en estado gaseoso, dando lugar a su catión aislado. Suele denotarse como EI. Para un elemento genérico X sería:

X(g) + EI → X+(g) + e-

En átomos polielectrónicos puede definirse la segunda, tercera, cuarta,... energías de ionización como las necesarias para arrancar un segundo, tercer, cuarto,... electrón más alejado del núcleo.

La energía de ionización es una propiedad periódica que varía de la siguiente forma:

En un grupo: los átomos tienen la misma estructura electrónica en la capa más externa. Pero como la capa va siendo cada vez más grande, los electrones están más lejos del núcleo y menos atraídos, por lo que se pueden arrancar con mayor facilidad. El tamaño del átomo aumenta al hacerlo el número de capas electrónicas; también lo hace la atracción nuclear, al aumentar el número de protones en el núcleo, pero en menor medida debido al apantallamiento de las capas interiores, razón por la cual la energía de ionización disminuye al descender en un grupo.

En un periodo: en este caso según hemos visto el radio atómico disminuye al avanzar en un periodo, al aumentar el número de protones con el número atómico. Por ello los electrones se ven atraídos con más fuerza y es necesaria mayor energía para arrancar el electrón más externo. En consecuencia, la energía de ionización aumenta al desplazarnos a lo largo de un periodo.

Una consecuencia de este comportamiento es el alto valor de la energía de ionización de los gases nobles, que es una de las razones por las que son inertes, así como de la gran reactividad de los metales alcalinos y alcalinotérreos (¡recuerda la historia inicial!).

En resumen, la variación del radio atómico referido a la posición en la tabla periódica puede observarse en la siguiente imagen, donde la flecha indica el aumento de la energía de ionización:

Afinidad electrónica

La afinidad electrónica (AE) o electroafinidad se define como la energía involucrada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental (de mínima energía) captura un electrón y forma un ion mononegativo:

.

Dado que se trata de energía liberada, pues normalmente al insertar un electrón en un átomo predomina la fuerza atractiva del

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