2. Configuración electrónica y Periodicidad




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QUIMICA 2º BACHILLERATO

TEMA 2

ORDENACION PERIODICA DE LOS ELEMENTOS
1.- La Tabla Periódica

La T.P. se construye en orden creciente al número atómico Z.

  • Grupos y Períodos ( definirlos en la T.P., indicando sus nombres)

  • Iones positivos y negativos

  • Los elementos de un mismo grupo poseen propiedades químicas similares


2.- Configuración electrónica y Periodicidad

El hecho de que todos los elementos de mismo grupo de la T.P. posean propiedades químicas similares, así como el número de electrones de la última capa sugiere que :

LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE UN ELEMENTO ESTÁN RELACIO -
NADAS CON LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE SU ÚLTIMA CAPA
(capa de valencia)

Por ejemplo , la configuración electrónica de los elementos del grupo de los halógenos (grupo 17) (no se incluye el At)



Se aprecia que todos ellos tienen la misma configuración electrónica en su último nivel ( ns2 np5). Por esta razón estos elementos tienen propiedades químicas muy parecidas.
3.- Bloques del Sistema Periódico.



a) Gases Nobles (grupo cero)

b) Elementos Representativos (grupos s y grupos p )

c) Metales de Transición (grupos d)

d) Metales de Transición Interna (grupos f)
Ver en libro de texto las configuraciones electrónicas de los elementos de cada bloque
3.- El tamaño atómico y el sistema periódico (importante)

  • En general el tamaño (radio atómico) aumenta al DESCENDER en un GRUPO

  • En general el tamaño atómico disminuye al AVANZAR (hacia la derecha) en un PERÍODO



Los iones positivos (cationes) son siempre más pequeños que los átomos neutros de los que proceden. Lo contrario ocurre con los iones negativos (aniones); son siempre más grandes que los átomos neutros
4.- Variación periódica de la energía de ionización (E.I.)

  • En general la E.I. disminuye al DESCENDER en un GRUPO

  • En general la E.I. aumenta al AVANZAR en un PERÍODO







5.- Variación periódica de la afinidad electrónica (A.E.)

La A. E. ( o electroafinidad) es la energía que se desprende (o bien se gana) cuando un átomo gaseoso en su estado fundamental capta un electrón y se convierte en ión negativo.

  • En general la A.E. disminuye al DESCENDER en un GRUPO.

  • En general la A.E. aumenta al AVANZAR en un PERÍODO


Se aprecia que la Afinidad electrónica varía en la T.P. de la misma forma

que la Energía de Ionización (E.I.)
6.- Electronegatividad carácter metálico y reactividad

La Electronegatividad de un elemento es la tendencia que tienen sus átomos a atraer hacia sí los electrones cuando se combinan con átomos de otro elemento.

  • En general la E.N. disminuye al DESCENDER en un GRUPO

  • En general la E.N. aumenta al AVANZAR en un PERÍODO

Nota : el Flúor (F) es por consiguiente el elemento más electronegativo
Se aprecia que la Electronegatividad varía en la T.P. de la misma forma

que la Energía de Ionización (E.I.) y que la Afinidad Electrónica (A.E.)

Metales y no metales :Los elementos metálicos son los que poseen valores pequeños de la energía de ionización y electronegatividades muy bajas. Por consiguiente tienen tendencia a perder fácilmente electrones y tienen muy poca tendencia a ganarlos.

El carácter metálico : aumenta al DESCENDER en un GRUPO y Disminuye al AVANZAR en un PERIODO ( aumenta hacia la izquierda)

Los elementos con más carácter metálico se encontrarán en la parte inferior izquierda de la T.P:
Todo lo contrario se puede decir para el carácter no metálico :

Los elementos más no metálicos ( metaloides) se encontrarán en la parte superior derecha de la T:P.( sin tener en cuenta a los gases nobles)

IMPORTANTE : En el libro de texto ver una tabla resumen con las variaciones en la T.P. de todas las propiedades atómicas vistas anteriormente, es la siguiente :


Páginas Web interesantes como ayuda para el estudio del tema 2:
http://www.educaplus.org/sp2002/index1.html
Excelente página Web que describe con mucho detalle la Tabla Periódica de los elementos químicos (Muy buena página Web )

http://www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/cap10/energia_de_ionizacion.htm
Animación en la que se aprecia el concepto de energía de ionización de un átomo así como los diferentes valores que pueden tomar la 1ª, 2ª , 3ª,... energías de ionización.

http://www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/cap10/variaciones_periodicas_energiadeionizacion.htm
Variación en la T.P. de la energía de ionización al descender en un grupo o bien desplazarse en un período

http://www.educaplus.org/properiodicas/index.html
Otra excelente y muy completa página Web que desarrolla todos los apartados que se estudian en este tema: Tabla periódica, propiedades de los elementos de la T.P., propiedades periódicas de los elementos al desplazarse en la T.P, etc....

http://www.webelements.com/ (en inglés)
Página Web que describe la tabla periódica de los elementos así como la propiedades de cada uno de ellos. Se pueden ver fotografías de los elementos.

http://www.chemicalelements.com/
Excelente página Web en la que se muestra la Tabla Periódica de los elementos. Posee la particularidad que podemos elegir la forma de su presentación: puede mostrar las configuraciones electrónicas, puede mostrar el número atómico, etc...

http://www.lenntech.com/periodic-chart.htm?gclid=CJ3u5qD185ECFQ8ZQgod1GrBxg

Página web en la que se describen las propiedades de los elementos de la T.P.
(con fotografías de ellos) junto con sus aplicaciones y su influencia en el medio ambiente

EJERCICIOS DE AUTOEVALUACION

TEMA 2 : ORDENACION PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS




Ejercicio nº 1 :

Dadas las configuraciones electrónicas siguientes:

A : 1s2 2s2 2p5

B : 1s2 2s1

C : 1s2 2s2

D : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2

  1. Señalar el bloque del Sistema Periódico al que pertenecen A, B, C y D

  2. Indicar el grupo y período a los que pertenecen cada uno de los elementos anteriores.

  3. Si el grupo posee un nombre específico, indicarlo


Ejercicio nº 2 :

Un ión negativo X -, posee la configuración electrónica 1s2 2s2 2p6

  1. Indicar el nº atómico de X así como su símbolo químico

  2. Indicar el grupo y período a los que pertenece en la T.P.

  3. ¿Cómo es la electronegatividad de X ? ¿Por qué ?


Ejercicio nº 3 :

  1. Escribir la configuración electrónica de los átomos de F (Z = 9) ;
    Cl (Z = 17) y Br (Z = 35) y ordenarlos de menor a mayor radio atómico, justificando la respuesta.

  2. Escribir la configuración electrónica de los átomos Na(Z = 11) ;
    Mg (Z = 12) y Al( Z = 13) y ordenarlos de mayor a menor energía de ionización


Ejercicio nº 4 :

Dado el elemento A (Z = 17) ,justificar cuál o cuales de los siguientes elemen-
tos B (Z = 19), C (Z=35), D ( Z = 11)

  1. Se encuentran en su mismo período

  2. Se encuentran en su mismo grupo

  3. Son más electronegativos

  4. Tienen menor energía de ionización

  5. Tienen mayo radio atómico


Ejercicio nº 5 :

La E.I. (energía de ionización) del Cu es 744 kJ/mol

  1. Calcular la E.I. por cada átomo de Cu medida en eV (electrón- voltios)

  2. ¿Cuánto vale la frecuencia mínima de una radiación electromagnética capaz de ionizar un átomo de cobre ?

Datos : 1 eV = 1,6 x 10-19 J ; h = 6,62 x 10-34 J.s
Ejercicio nº 6 :

Un elemento cuya configuración electrónica es : 1s2 2s2 2p63s2 3p6 3d10 4s24p5

  1. ¿Es representativo, de transición, de transición interna o gas noble?

  2. ¿Cómo se llama el grupo al que pertenece?

  3. ¿Cómo será el radio atómico del Cl (Z=17), mayor, igual o menor?

  4. ¿Cómo será la E.I. (energía de ionización) del Cl mayor, igual o menor?

  5. ¿Cómo será la electronegatividad del I (Z= 53), mayor, igual o menor?

  6. ¿Cómo será la afinidad electrónica del I ,mayor, igual o menor ?


Ejercicio nº 7 :

Rellenar los huecos en la tabla siguiente :



SIMBOLOS

23Na +

31P 3-










PROTONES







9

28




NEUTRONES







10

31

118

ELECTRONES









26

79

CARGA NETA







-1



0



Ejercicio nº 8 :

Los elementos que se designan por las letras A, B, C, D y E (no se trata de símbolos químicos)

ocupan las siguientes posiciones en la T.P.






A E


B
C

D

Considerando estos cinco elementos, responder VERDADERO / FALSO razonando la respuesta:


  1. El radio atómico de E es mayor que el de A

  2. El elemento C es un gas noble

  3. La energía de ionización de B es menor que la de E

  4. Los elementos A y B son muy diferentes entre sí

  5. El elemento E es un metal alcalino

  6. El elemento E es un halógeno

  7. El elemento más electronegativo es D

  8. La electroafinidad de E es mayor que la de A

  9. El elemento C posee muy poca estabilidad

  10. El elemento tiene D es un metal alcalinotérreo

  11. El elemento con menor radio atómico es E



RESPUESTAS A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN

TEMA 2 : ORDENACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS


Ejercicio nº 1 :


  1. El elemento A : REPRESENTATIVO

El elemento B : REPRESENTATIVO

El elemento C : REPRESENTATIVO

El elemento D : METALES DE TRANSICIÓN

  1. El elemento A : período 2º ; grupo VII B

El elemento B : período 2º ; grupo I A

El elemento C : período 2º ; grupo II A

El elemento D : período 4º ; grupo VII A

  1. El elemento A :grupo de los halógenos

El elemento B : grupo de los metales alcalinos

El elemento C : grupo de los metales alcalino-térreos

Ejercicio nº 2 :



  1. El número atómico de X vale Z = 9

  2. Se encuentra en el período 2º ;grupo VII B (halógenos)

  3. La electronegatividad de X es la más alta, pues se encuentra en la parte superior derecha de la T.P. (se trata del Flúor)


Ejercicio nº 3 :



  1. F : 1s2 2s2 2p5

Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Br : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

Los tres elementos están en el mismo grupo (halógenos VIIB)

Dado que el radio atómico aumenta al descender en un grupo y al avanzar hacia la izquierda en un período, a ordenación de menor a mayor radio atómico será :

F < Cl < Br

  1. Na : 1s2 2s2 2p6 3s1

Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2

Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Los tres elementos están en el mismo período (3º)

Dado que la E.I. aumenta en un período al avanzar hacia la derecha, la
ordenación de mayor a menor E.I. será :


Al > Mg > Na

Ejercicio nº 4 :



  1. Se encuentra en el mismo período que A únicamente el elemento D pues el último nivel energético, en ambos es el mismo (2º)



  2. Se encuentra en el mismo grupo que A únicamente el elemento C, pues posee la misma configuración electrónica en su último nivel.



  3. Ningún elemento es más electronegativo que el A, pues es el que se encuentra más a la derecha y más arriba en la T.P.



  4. Los tres elementos B, C, D poseen menor energía de ionización dado que los tres tienen un tamaño atómico mayor que A.



  5. Los tres elementos B, C y D poseen mayor radio atómico que A


Ejercicio nº 5 :



a) Realizando la proporción:

Se obtiene : X = 1.235 x 10-21 kJ /átomo de Cu

Hay que convertir este valor a eV:

Se obtiene: X = 7,721 eV



b) Aplicando: E = h . 

La frecuencia valdrá :
 = = 1,865 x1015 Hz

Ejercicio nº 6 :



  1. Se trata de un elemento REPRESENTATIVO (grupo VII B)

  2. El grupo de los HALÓGENOS

  3. El radio atómico del Cl será MENOR (pues se encuentra por encima en la T.P.)

  4. La E.I. del Cl será MAYOR

  5. La electronegatividad del I será MENOR

  6. La afinidad electrónica del I será también MENOR


Ejercicio nº 7:

SIMBOLOS

23Na +

31P 3-

F -

Ni 2+

Au

PROTONES

11

15

9

28

79

NEUTRONES

12

16

10

31

118

ELECTRONES

10

18

10

26

79

CARGA NETA

+1

3 -

-1

2 +

0


Ejercicio nº 8 :


  1. FALSO, pues se encuentra a la derecha de A

  2. VERDADERO

  3. VERDADERO, pues se encuentra debajo de E

  4. FALSO, pues se encuentran en el mismo grupo

  5. FALSO, pues se trata de un no metal halógeno

  6. VERDADERO

  7. FALSO, dado que el elemento más electronegativo es el E

  8. VERDADERO, dado que E está más a la derecha que A

  9. FALSO, dado que es un gas noble y posee máxima estabilidad

  10. VERDADERO

  11. VERDADERO, pues E es el que s encuentra más arriba y más a la derecha-

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