ATOMIC ELECTRON CONFIGURATIONS AND PERIODICITY

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PROPIEDADES PERIÓDICAS
Basado en el trabajo del Prof. Víctor
Batista Universidad de Yale
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Configuración electrónica y periodicidad
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Ordenamiento electrónico en el átomo

• Los electrones en los átomos se disponen en
• Niveles (n)
• Subniveles (l)
• Orbitales (ml)

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Ordenamiento electrónico en el átomo

• Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones!
• Esto está asociado a la existencia de un 4
  número cuántico el número cuántico de spin, s.

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Spindelelectróns

• Puede probarse experimentalmente que el electrón
  posee un spin.
• Dos valores son posibles para el spin
• s 1/2 s -1/2

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Número cuántico de spin s

• Sustancia diamagnética NO es atraída por un
  campo magnético.
• Sustancia paramagnética Es atraída por un campo
  magnético. Posee electrones desapareados

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Números cuánticos

• n ---gt nivel 1, 2, 3, 4, ...
• l ---gt subnivel 0, 1, 2, ... n - 1
• m ---gt orbital -l ... 0 ... l
• s ---gt spin 1/2 y -1/2

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Principio de exclusión de Pauli

• Dos electrones, en el mismo átomo, NO pueden
  tener el mismo valor en sus cuatro números
  cuánticos
• Cada electrón en el átomo tiene una combinación
  de cuatro números cuánticos que lo definen y
  diferencian de los demás.

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Los electrones en los átomos

• Si n 1, entonces l 0
• este nivel tiene un solo orbital (1s) al cual
  se asignan hasta 2e-.
• Si n 2, entonces l 0, 1
• un orbital 2s 2e-
• tres orbitales 2p 6e-
• TOTAL 8e-

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Los electrones en los átomos

• Si n 3, entonces l 0, 1, 2
• un orbital 3s 2e-
• tres orbitales 3p 6e-
• cinco orbitales 3d 10e-
• TOTAL 18e-

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Los electrones en los átomos
Y HAY MÁS!

• Si n 4, entonces l 0, 1, 2, 3
• un orbital 4s 2e-
• tres orbitales 4p 6e-
• cinco orbitales 4d 10e-
• siete orbitales 4f 14e-
• TOTAL 32e-

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(No Transcript)
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Asignando electrones

• Los electrones deben ser asignados a orbitales de
  energía creciente.
• Para el H atómico, E - C(1/n2), E depende sólo
  de n.
• Para átomos multielectrónicos la energía
  dependerá de n y l

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Asignando electrones a los subniveles

• En el átomo de H todos los subniveles de un mismo
  n tienen la misma energía.
• En multielectrónicos
• a) La energía del subnivel aumenta cuando (n l)
  aumenta
• b) Para subniveles con el mismo (n l), el
  subnivel con el menor n es el de menor energía.

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Orden de asignación de electrones
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Carga nuclear efectiva, Z

• Z es la carga experimentada por los electrones
  más externos.
• Explica por qué E(2s) lt E(2p)
• Z crece a lo largo de un período
• Estimamos Z así Z - (n de e- internos)
• Qué carga experimenta un e- 2s en el Litio?
  
• Z 3 - 2 1
• En el Be Z 4 - 2 2
• En el B Z 5 - 2 3

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Carga nuclear efectiva
Nube de electrones 1s
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Escribiendo la configuración electrónica

• Hay dos formas de escribir la configuración
  electrónica de un átomo.
• Una de ellas es la notación spdf

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Escribiendo la configuración electrónica

• Hay dos formas de escribir la configuración
  electrónica de un átomo.
• Otra es la notación del orbital caja

Notación de orbital caja
Para el He (Z 2)
Las flechas señalan el spin de los electrones
2
1
s
1s
Un electrón tiene n 1, l 0, m 0, s
1/2 El otro tiene n 1, l 0, m 0, s - 1/2
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(No Transcript)
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Carga nuclear efectiva, Z

• En un átomo Z experimentada por los
  electrones en los orbitales de valencia.
• Li 1.28
• Be -------
• B 2.58
• C 3.22
• N 3.85
• O 4.49
• F 5.13

Aumento en Z a lo largo del período
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Propiedades periódicas

• Tamaño atómico tamaño iónico
• Energía de ionización primaria
• Afinidad electrónica

Mayor carga nuclear efectiva
Los electrones son atraídos con más fuerza
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Radio atómico

• El tamaño aumenta cuando descendemos en un grupo.
• Como los electrones están más lejos del núcleo la
  atracción es menor
• El tamaño disminuye cuando avanzamos en el
  período.

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Radio atómico
25
Periodicidad en el radio atómico
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Tamaño iónico
El tamaño, aumenta o disminuye cuando el Li
pierde un e- para formar un catión?
Li,152 pm
3e- y 3p

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Tamaño iónico
Formación de un catión
Li,152 pm
3e- y 3p

• Los CATIONES son más PEQUEÑOS que los átomos de
  los que provienen.
• La atracción electrón/protón aumenta cuando el
  tamaño DISMINUYE.

28
Tamaño iónico
F,64 pm
9e- y 9p

• Aumenta o disminuye el tamaño cuando el átomo
  gana un electrón para formar un anión?

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Tamaño iónico
Formación de un anión

• Los ANIONES son más GRANDES que los átomos de los
  que provienen.
• La atracción electrón/protón disminuye cuando el
  tamaño AUMENTA.
• La periodicidad en el tamaño iónico sigue la
  misma tendencia que en el tamaño atómico.

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Periodicidad en el tamaño iónico
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Reacciones redox

• Por qué los metales tienden a perder electrones
  en sus reacciones?
• Por qué el Mg forma cationes Mg2 y no Mg3?
• Por qué los no metales tienden a aceptar
  electrones?

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Energía de ionización primaria EI

• EI energía requerida para remover un electrón,
  de un átomo en estado gaseoso.

Mg (g) 738 kJ ---gt Mg (g) e-
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Energía de ionización secundaria EII

• Mg (g) 735 kJ ---gt Mg (g) e-
• Mg (g) 1451 kJ ---gt Mg2 (g) e-

Extraer un tercer electrón tiene un costo
energético muy alto Mg2 (g) 7733 kJ ---gt
Mg3 (g) e-
Ese tercer electrón debería salir de un nivel con
menor n
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Energía de ionización primaria EI
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Energía de ionización primaria EI

• EI aumenta a lo largo de un período porque Z
  aumenta.
• Los metales pierden electrones con mayor
  facilidad que los no metales.
• Los metales son buenos agentes reductores.
• Los no metales pierden electrones con dificultad.

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Energía de ionización primaria EI

• EI disminuye al descender en el grupo porque el
  radio atómico aumenta
• El poder reductor generalmente aumenta cuando
  descendemos en la Tabla Periódica.

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Afinidad electrónica

• Unos pocos elementos GANAN electrones para
  formar aniones.
• La afinidad electrónica es el cambio energético
  que acompaña la ganancia de un electrón (se
  expresa su valor por mol de átomos ionizados)
• A(g) e- ---gt A-(g) A.E. ?E

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Afinidad electrónica del oxígeno
AE - 141 kJ/mol

• ?E es EXOtérmica porque el O tiene tendencia a
  ganar e-.

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Afinidad electrónica del nitrógeno
EA 0 kJ

• ?E es cero para la formación del N- debido a las
  repulsiones electrón-electrón

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Periodicidad de la afinidad electrónica

• La afinidad electrónica aumenta a lo largo de un
  período (AE se hace más negativa).
• La afinidad electrónica disminuye a lo largo de
  un grupo (AE se hace menos negativa).

Átomo EA(KJ/mol) F -328 Cl -349
Br -325 I -295
41
Periodicidad de la afinidad electrónica
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TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN