2. Gran número de las propiedades físicas y químicas de los
elementos manifiestan una evidente periodicidad basada en
la configuración electrónica de los elementos. Asi tenemos:
- Radios atómicos, iónicos, covalentes y cristalinos
- Potenciales de ionizacion, de Afinidad electronica
- Redes cristalinas; las energías de red cristalina,
- Puntos de fusión y de ebullición
- Electronegatividad;
- Compresibilidad, maleabilidad y la dureza
- Los potenciales redox;
- Calores de fusión y de formación de los compuestos
- Las energías de solvatación, vaporización y
sublimación
- Propiedades espectrales y magnéticas.
PROPIEDADES PERIODICAS
DE ÁTOMOS
6. Fuerza de Enlaces Covalentes
Enlace Energ de Enlac
KJ/mol
Enlace Enrg de Enlac
KJ/mol
Enlace Energ de Enlac
KJ/mol
H – H 436,4 C – S 255 O – F 190
H – N 393 C = S 477 O – Cl 203
H – O 460 C – F 485 O – I 234
H – S 368 C – Cl 328 O – P 502
H – P 320 C – Br 276 O = S 469
H – F 568,2 C – I 240 P – P 197
H – Cl 431,9 Si – H 323 P = P 489
H – Br 366,1 Si – Si 226 S – S 268
H – I 298,3 Si – C 301 S = S 352
C – H 414 Si - O 368 F - F 150,6
Ejm. La energía de disociación de enlace entre los átomos de cloro
en la molécula de cloro viene a ser la energía que necesita para
disociar una mol de cloro en átomos de cloro.
Cl – Cl → 2 Cl ; D(Cl – Cl) = 242,7 KJ ; D(Cl–Cl): ener disoc enlac
7. Fuerza de Enlaces Covalentes
Enlace Energ de Enlac
KJ/mol
Enlace Energ de Enlac
KJ/mol
Enlace Energ de Enlac
KJ/mol
C – C 347 N – N 193 Cl – F 253
C = C 620 N = N 418 Cl – Cl 242,7
C ≡ C 812 N ≡ N 941,4 Br – Br 192,5
C – N 276 N – O 176 Br – F 237
C = N 891 N – F 272 Br – Cl 218
C – O 351 N – Cl 200 I – I 151
C = O 745 N – Br 243 I – Cl 208
C ≡ O 1072 N – P 209 I – Br 175
C – P 263 O – O 142
O = O 498,7
Ejm. La energía de disociación de enlace para el proceso de
atomización del CH4
es: CH4
→ C + 4H ΔH = 1660 KJ
Hay 4 enlaces equivalentes, calor de atomización suma de los 4
enlaces (C – H). Entonces: D(C–H) = 1660KJ/4 = 415 KJ/mol
8. Correlación Schomacher Stevenson
• Es una correlación empírica, orientado al carácter
iónico de los enlaces:
DA-B = DA-A + DB-B – 0,09 [XA – XB]
Donde:
DAB, DAA, DBB : son Energías de enlace
XA y XB , son electronegatividades
9. Factores que afectan al potencial de
ionización
• Ionizaciones sucesivas
• Tamaños atómicos
• Naturaleza del electrón
• Naturaleza de la capa
• Cambio en la capa cuántica
Potencial de Ionizacion
La Energía de Ionización es la diferencia en energía entre
el nivel energético ocupado más alto en la especie y aquel
que corresponde a la eliminación completa del electrón
11. REGLAS de SLATER
Conjunto de reglas que se utiliza para hallar la carga
nuclear efectiva sobre un determinado electrón, en
un átomo poli electrónico.
Los electrones causan un efecto de apantallamiento
sobre los demás, haciendo que la fuerza de atracción
que ejerce el núcleo sobre ellos sea menor. Así:
Z* = Z – S
Donde: Z* : carga nuclear efectiva
Z : número atómico del elemento
S : constante de apantallamiento (s, σ)
La constante de apantallamiento (S), se halla como un suma,
la cual se resta al número atómico del elemento, para obtener
la carga nuclear efectiva sobre el electrón estudiado.
12. La presencia de electrones cercanos al nucleo se encuentran
menos protegidos (“apantallados”) que los electrones mas
alejados, por razones electrostatica esto se traduce en energia
diferentes, ya que son menos penetrantes.
Slater tradujo este efecto en la formulacion: Z* = Z - σ
Donde:
Z* : Carga Nuclear Efectiva
σ : Constante de apantallamiento
Z : Carga Nuclear
Bajo otra forma:
CONCLUSION
j
13. La constante de apantallamiento (S), se halla como sigue:
C.E.: 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s2
4p6
4d10
4f14
5s2
5p6
etc.
1. Los orbitales se ordenan en grupos en la siguiente forma
(1s)2
(2s, 2p)8
(3s, 3p)8
(3d)10
(4s, 4p)8
(4d)10
(4f)14
(5s, 5p)8
etc.
2. Los electrones ubicados a la derecha del grupo
considerado no son apantallantes (no contribuyen).
3. Cada electrón del mismo grupo que el estudiado
contribuye con 0,35, excepto si se trata del grupo 1s, donde
el electrón contribuye con 0,30
4. Si el grupo al que pertenece el electrón estudiado es “s”
o “p”, cada electrón del grupo (n-1) aporta con 0,85 cada
uno.
5. Electrones de niveles (n-2) o inferiores, aportan con 1,0
cada uno.
LA REGLA DE SLATER
14. Valores de la constante de Apantallamiento
6. Si el grupo al que pertenece el electrón estudiado es “d”
o “f”.
- Cada electrón del mismo grupo contribuyen cada uno
con 0,35
- Cada electrón de niveles inferiores, todos aportan con 1,0
cada uno.
15. a. para un electrón 3p del átomo de calcio (Z=20)
Sol.
C:E.(Z = 20): 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
Se ordena: (1s)2
(2s, 2p)8
(3s, 3p)8
(4s)2
nivel →(n-2) (n-1) n
quedan (8-1) =7
Z* = 20 – [7x0,35 + 8x0,85 + 2x1,0]
Z* = 20 – [2,45 + 6,8 + 2]
Z* = 20 – 11,25
Z* = 8,75
EJEMPLOS
Halla Z*
16. b. Para un electrón 3p del átomo de argón
Ar (Z=18) [1s]2
[2s,2p]8
[3s,3p]8
Z* = 18 – [(0.35)(7)+(0.85)(8)+(1.00)(2)] = 6.75
b.1 Para un electrón 2p:
Z* = 18 – [(0.35)(7)+(0.85)(2)] = 13.85
c. Para un electrón 5p del átomo de estaño
Sn (Z=50) [1s]2
[2s,2p]8
[3s,3p]8
[3d]10
[4s,4p]8
[4d]10
[5s,5p]4
Z* = 50 – [(0.35)(3)+(0.85)(18)+(1.00)(28)] = 5.65
c.1 Para un electrón 4d:
Z* = 50 – [(0.35)(9)+(1.00)(36)] = 10.85
17. d. Para un electrón 4s o 4p del átomo de arsénico, halla Z*
Sol:
As (Z = 33): 1s2
,2s2
2p6
;3s2
3p6
,4s2
, 3d10
, 4p3
,
(1s)2
, (2s, 2p)8
; (3s3p)8
, (3d)10
, (4s4p)5
,
Es del grupo G5 (4s4p),
Para un electrón 4s o 4p
σ = (4 x 0.35) + (18 x 0.85) +(10 X 1.00) = 26.70
=> Z* = 33.00 - 26.70 = 6.30
d.1 Para el electron 3d, el agrupamiento es el mismo,
pero: σ = (9 x 0.35) + (18 x 1.00) = 21.15
=> Z* = 33.00 - 21.15 = 11.85.
18. ELECTRONEGATIVIDAD
• Es la medida del grado de atracción que ejerce
los átomos por el par electrónico a compartir en
el enlace covalente,
• Lo definió Pauling en 1932, para explicarlas
diferencias entre las energías de enlace en
algunas moléculas, en estos términos:
“Potencia de un átomo en una molécula para
atraer electrones de enlace hacia si mismo”.
19. ELECTRONEGATIVIDAD (Manku P.Q.I.)
• Pauling estableció la escala de electronegatividades con base
en el exceso de Energía de exceso de Energía de enlace en los
compuestos tipo A-B.
DA-B
=Dnp + Dp (1)
Dnp = ½ (DA-A
+ DB-B
) (2)
Dp = Δ = DA-B
- ½ (DA-A
+ DB-B
) (3)
Donde Δ es la energía de valores positivos, se usa:
Dnp = (DA-A
+ DB-B
)1/2 expresado como Δ´ (4)
Pauling, asignando un valor arbitrario a uno de los elementos
XF
= 4,0 (5) ; halló las electronegatividades usando:
XA
- XB
= 0,088 Δ1/2
(6)
y combinando las ecuaciones (1) y (4):
DA-B
= ½ (DA-A
+ DB-B
) + 129,4 (XA
- XB
)2
21. Electronegatividad de Pauling,
Mullikan, Allred-Rochow y Sanderson
• Energía de Resonancia Iónica ( Δ )
(Energía de Enlace polar)
Δ = EAB - EAA . EBB
Proveniente de la resonancia de las moléculas formadas a
partir de átomos de Electronegatividades diferentes,
que se estabilizarían por
A > Diferencia de Electronegatividades entre
átomos enlazados [XA – XB] > Δ
Δ
22. Electronegatividad de Mulliken: XM
• XM = ( I + AE ) / 2 (el átomo en estado
de valencia)
Xp = 0,336 (XM –0,615) ; I, AE (ev)
Xp = 3,47 (XM - 0,0595) ; I, AE (MJ/mol)
Electronegatividad de Allred y Rochow: XAR
Se basa en la fuerza de atracción electrostática existente
entre un electrón y el núcleo del átomo, la cual se gobierna
Por la Ley de Coulomb: F = Z* e2
/ r2
X = 3 590 Z* / r2
+ 0,744 ; r (pm)
23. Electronegatividad de Sanderson: S
• S, se calcula como una función de la compactación del
átomo. Se obtiene S, como:
S = Dem / Di
Dem = Densidad electrónica media = 3 z / 4,19 r3
(Número de electrones totales / Volumen)
r en pm.
Di = Densidad electrónica ideal del átomo del
gas inerte isoelectrónico hipotético.
Se calcula por interpolación entre el siguiente y el
anterior elemento de la familia de gases nobles.
El valor de S se ajusta a la escala de Pauling:
Xp1/2
= 0,77 + 0,21 S
24. PROBLEMAS PROPUESTOS
1. Calcular la carga nuclear efectiva a partir de la
electronegatividad de ALLRED y ROCHOW, ajustada a la
de Pauling, para el Cloro, si su radio covalente es 0,99 Aº y
su Xp es 3,0.
2. Demuestre la periodicidad de Z* y grafique.
3. Presentar las gráficas de variación de las propiedades
magnéticas
4. Explique la importancia de los radio iónicos y explique las
diferencias de valores entre los radios iónicos empleados
por Pauling, y los radios obtenidos por el Z*.
5. Explique la validez de cada una de las definiciones de
Electronegatividad.
25. 1. Calcular la carga nuclear efectiva a partir de la electronegatividad de
ALLRED y ROCHOW, ajustada a la de Pauling, para el Cloro, si su radio
covalente es 0,99 Aº y su Xp es 3,0.
Sol.
X = 3 590 Z* / r2
+ 0,744 ; r (pm)
r = 0,99 A < > 99 pm
3 = 3590.Z*/ 992
+ 0,744 🡺 Z* = (3-0,744).(992
)/ 3590 = 6,159
Z* = 6,159
26. TEMA QUE SIGUE
ESTRUCTURAATOMICA SEGÚN LA
MECANICA CUANTICA
MODELO VECTORIAL DEL ATOMO
-Estructura atómica según la mecánica cuántica. Modelo
vectorial del átomo – términos espectroscópicos –
acoplamiento L - S. Reglas de Russell y Saunders.
Energías de Términos correspondientes a las
configuraciones de átomos y iones.
-Propiedades Magnéticas de iones y Átomos
-Ejercicio de aplicación.
