Captulo 8 - Configuracin electrnica y periodicidad qumica8.1 Desarrollo de la tabla peridica

8.2 Caractersticas de tomos con muchos electrones

8.3 El modelo mecnico-cuntico y la tabla pedica

8.4 Tendencias en algunas propiedades peridicas atmicas clave

8.5 La conexin entre la estructura atmica y la reactividad qumica

Predicciones de Mendeleev de las propiedades del germanio (eka Silicon) y sus propiedades realesPropiedad Propiedades predichas Propiedades realesMasa atmica 72 72.59Apariencia Metal gris Metal grisDensidad 5.5 g/cm3 5.35 g/cm3 Volumen molar 13 cm3 /mol 13.22 cm3/molCapacidad calrica especfica 0.31 J/g K 0.32 J/g KDensidad del xido 4.7 g/cm3 4.23 g/cm3Frmula del sulfuro y ES2; insoluble en GeS2; insoluble en solubilidad H2O; soluble en H2O; soluble en (NH4)S acuoso (NH4)S acuosoFrmula del cloruro ECl4 GeCl4 (punto de ebullicin) < 100oC 84oCDensidad del cloruro 1.9 g/cm3 1.844 g/cm3Preparacin del elemento reduccin de K2EF6 reduccin de K2GeF6 con sodio con sodio

Observacin del efecto del espn del electrnFig. 8.1Fuente de tomos de HHaz de tomos de HPantalla detectoraDireccin del campo magntico externo no uniformeImn

Resumen de nmeros cunticos de los electrones en tomos Nombre Smbolo Valores permitidos PropiedadPrincipal n Enteros positivos(1,2,3, etc.) Energa del orbital (tamao)

Momento l Enteros desde 0 hasta n - 1 Forma del orbitalangular (los valores de l 0, 1, 2, y 3 corresponden a los orbitales s, p, d, y f respectivamente)Magntico ml Enteros desde -l a 0 a +l Orientacin orbital

Spin ms + 1/2 o -1/2 Direccin del espin de e- Tabla 8.2

Nmeros cunticos - I1) Nmero cuntico principal = n Tambin llamado el nmero cuntico de la energa, indica la distancia aproximada desde el ncleo.

Denota el nivel de energa del electrn alrededor del tomo, y se deriva directamente de la ecuacin de Schrodinger.

Mientras ms grande es el valor de n, ms grande es la energa del orbital y, por ende, la energa de los electrones ubicados en ese orbital.

Sus valores son enteros positivos, n = 1 , 2 , 3 , etc.

Nmeros cunticos - II2) Momento angular (l)Denota los distintos subniveles de energa dentro del nivel principal n.Tambin indica la forma de los orbitales alrededor del ncleo.

Sus valores son enteros positivos: 0 ( n-1 )

n = 1 , l = 0 n = 2 , l = 0 y 1 n = 3 , l = 0 , 1 , 2

Nmeros cunticos - III3) Nmero cuntico magntico - ml tambin llamado nmero cuntico de orientacin orbital

Denota la orientacin en un campo magntico o define las diferentes direcciones del orbital en el espacio alrededor del ncleo.

Los valores pueden ser negativos o positivos (-l 0 +l)

l = 0 , ml = 0 l =1 , ml = -1,0,+1 l = 2 , ml = -2,-1,0,1,2

Nmeros cunticos - IV4) Nmero cuntico de espn- ms denota el giro del electrn + o -

Los valores del espn pueden ser : + 1 / 2 o - 1 / 2

n =1 l = 0 ml = 0 ms = +1/ 2 y -1/ 2n = 2 l = 0 ml = 0 ms = +1/ 2 y -1/ 2 l = 1 ml = -1 ms = +1/ 2 y -1/ 2 ml = 0 ms = +1/ 2 y -1/ 2 ml = +1 ms = +1/ 2 y -1/ 2

Evidencia espectral de la divisin de niveles de energa en tomos con muchos electronesFig. 8.2Espectro HeEspectro H

Fig. 8.3Efectos electrostticos y energas orbitalesEnergaEnergaEnergaEnergaEnergaProbabilidad radialPenetracin de 2sA Carga nuclearB ProteccinC Electrn interno protegidoD Penetracin

Fig. 8.4Orden para el llenado de subniveles de energa con electronesEnerga

Principio de exclusin de Pauli:Cada electrn en un tomo debe tener un conjunto nico de nmertos cunticos

Slo dos electrones pueden ser descritos por el mismo orbital y estos dos electrones deben tener un espn opuesto.

Como resultado del principio de exclusin de Pauli :

Los electrones con el mismo espn permanecen separados dado que los electrones de espn opuesto pueden ocupar la misma regin del espacio.

Nmeros cunticos - Vn = 1 l = 0 ml = 0 ms = + 1/ 2 y - 1/ 2n = 2 l = 0 ml = 0 para todos los orbitales l = 1 ml = -1 , 0 , +1n = 3 l = 0 ml = 0 l = 1 ml = -1 , 0 , +1 l = 2 ml = - 2 , -1 , 0 , +1 , +2n = 4 l = 0 ml = 0 l = 1 ml = -1 , 0 +1 l = 2 ml = - 2 , -1 , 0 , +1 , +2 l = 3 ml = - 3 , - 2 , - 1 , 0, +1,+2 ,+3

Nmeros cunticos - VInlmlmsValores permitidos1 2 3 4 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 0 -1 0 +1 0 -1 0 +1 0 -1 0 +1 -2 -1 0 +1 +2 -2 -1 0 +1 +2 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3Todos espn + o - 1/2+1/2 -1/2

1s2 2 He1s2 2s22p6 10 NeOrbitales de electrones Nmero de electrones Elemento1s2 2s22p6 3s23p6 18 Ar1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 36 Kr1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 54 Xe1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 6s24f14 5d106p6 86 Rn1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p6 118 ? 7s25f146d10Nmeros cunticos - VII Gases Nobles

Conclusiones principales de los estudios de estabilidad orbital - I1) El efecto de la carga nuclear (Z) sobre la energa del orbitalHe+ y H tienen un electrn pero He+ tiene 2 protones, lo que duplica la fuerzas de atraccin sobre los electrones:Energa de ionizacin para los dos: He+ = - 5250 kJ / mol H = - 1311 kJ / mol2) El efecto de un electrn adicional sobre la energa del orbitalHe tiene dos electrones, visto que He+ tiene slo uno, la repulsin resultante de los electrones en el orbital de He da una mayor energa de orbital (nmero negativo ms pequeo).

E para He+ = -5250 kJ / mol E para He = -2372 kJ / mol

3) El efecto de electrones internos sobre la energa de orbitales externos4) El efecto de la forma del orbital (valor de l) sobre su energaLos electrones internos (1s) protegen a los electrones externos (2s) de la fuerza de atraccin completa del ncleo, haciendo al orbital 2s ms alto en energa. Este escudo significa que la carga nuclear efectiva (Zef), la carga nuclear que realmente experimenta un electrn, es menor para un electrn que se encuentra en un orbital externo.E of H 1s = - 1311 kJ/mol and E of Li 2s = - 520 kJ/molDebido a su forma diferente, un electrn 2s est, en promedio, un poco ms lejos del nucleo que uno 2p, por lo tanto, deberamos esperar que un electrn 2s sea atrado con menos fuerza y que tenga ms energa. Pero debido a que un electrn 2s tambin tiene una probabilidad ms pequea de penetrar muy cerca del nucleo, se reduce la energa del electrn 2s, y lo hace de menor energa que un electrn 2p.Conclusiones principales de los estudios de estabilidad orbital - II

Configuracin electrnica del Helio y el LitioHe 1s2 n = 1 L = 0 mL = 0 ms = + 1/ 2 n = 1 L = 0 mL = 0 ms = - 1/ 2

Li 1s2 2s1 n = 1 L = 0 mL = 0 ms = + 1/ 2 n = 1 L = 0 mL = 0 ms = - 1/ 2 n = 2 L = 0 mL = 0 ms = - 1/ 2

Diagrama de orbital de caja - I H BeElemento Smbolo Configuracin Diagrama de caja del orbital electrnicaHidrgeno H 1s1

Helio He 1s2

Litio Li 1s22s1

Berilio Be 1s22s2 1s1s1s1s2s2s2s2s

Fig. 8.5EnergaDiagrama de orbital vertical para el estado basal del Li

Regla de HundPara un tomo en su estado de basal, todos los electrones no apareados tienen la misma orientacin de espn.Por tanto los electrones tienden a ocupar todos los orbitales libres y no aparearse, de manera que sus espines se agreguen para producir un vector general para el tomo.

Ocupacin de orbitales para los 10 primeros elementos, del H al Ne Fig. 8.6PeriodoPeriodo

Diagrama de orbital de caja - II B NeB (5 e-) 1s2 2s2 2p1C (6 e-) 1s2 2s2 2p2N (7 e-) 1s2 2s2 2p3O (8 e-) 1s2 2s2 2p4F (9 e-) 1s2 2s2 2p5Ne (10 e-) 1s2 2s2 2p6

Electrones de valencia y centralesElectrones de valencia Son aquellos electrones fuera de las capas electrnicas cerradas. Estos electrones toman parte en las reacciones qumicas.Electrones centrales Son los electrones en las capas cerradas. No pueden tomar parte en las reacciones qumicas.Sodio 11 electrones Electrones de valencia [Ne] 3s 1 --- uno Electrones centrales 1s 2 2s 2 2p 6 --- diezCloro 17 electrones Electrones de valencia [Ne] 3s 2 3p 5---- siete Centrales 1s2 2s 2 2p 6 ---- diez

Nmeros cunticos y el nmero de electronesn L m s # e- ##==========================================================1 0 0 (1s) +1/2 - 1/2 2 2*2 0 0 (2s) +1/2 -1/2 2 4 1 -1,0,+1 (2p) +1/2-1/2 6 10*3 0 0 (3s) +1/2-1/2 2 12 1 -1,0,+1 (3p) +1/2-1/2 6 18* 2 -2,-1,0,+1,+2(3d) +1/2-1/2 10 284 0 0 (4s) +1/2-1/2 2 30 1 -1,0,+1 (3p) +1/2-1/2 6 36*

* Denota un gas noble

Orden del llenado de electrones

Configuracin electrnica - IH 1s 1He 1s 2 [He]Li 1s2 2s 1 [He] 2s 1Be 1s2 2s 2 [He] 2s 2B 1s2 2s 2 2p 1 [He] 2s 2 2p 1C 1s 2 2s 2 2p 2 [He] 2s 2 2p 2N 1s 2 2s 2 2p 3 [He] 2s 2 2p 3O 1s 2 2s 2 2p 4 [He] 2s 2 2p 4F 1s 2 2s 2 2p 5 [He] 2s 2 2p 5Ne 1s 2 2s 2 2p 6 [He] 2s 2 2p6 = [Ne]

Configuracin electrnica - IINa [Ne] 3s 1Mg [Ne] 3s 2Al [Ne] 3s 2 3p 1Si [Ne] 3s 2 3p 2P [Ne] 3s 2 3p 3S [Ne] 3s 2 3p 4Cl [Ne] 3s 2 3p 5Ar [Ne] 3s 2 3p6 == [Ar]

Configuraciones electrnicas condensadas en estado basal en los tres primeros perodosFig. 8.7Periodo

Diagramas de orbital de caja - III Na ArNmero atmico Diagrama de orbital Configuracin elec- Elemento de caja (3s y 3p) trnica condensada11 Na [He] 3s1

12 Mg [He] 3s2

13 Al [He] 3s23p1

14 Si [He] 3s23p2

15 P [He] 3s23p3

16 S [He] 3s23p4

17 Cl [He] 3s23p5

18 Ar [He] 3s23p63s3s3s3s3s3s3s3px3px3px3py3py3py3py3py3py3py3px3px3px3px3pz3pz3pz3pz3pz3pz3pz

Fig. 8.8Reactividades similares dentro de un grupo

Configuracin electrnica - IIIK [Ar] 4s 1Ca [Ar] 4s 2 o este orden es correctoSc [Ar] 4s 2 3d 1 [Ar] 3d 1 4s 2Ti [Ar] 4s 2 3d 2 [Ar] 3d 2 4s 2V [Ar] 4s 2 3d 3 [Ar] 3d 3 4s 2Cr [Ar] 4s 1 3d 5 Mn [Ar] 4s 2 3d 5Fe [Ar] 4s 2 3d 6 El orden puede ser correctoCo [Ar] 4s 2 3d 7 Pero normalmente es mejorNi [Ar] 4s 2 3d 8 poner el ltimo en llenarseCu [Ar] 4s 1 3d 10 Zn [Ar] 4s 2 3d 10Anomalas en el llenadoAnomalas en el llenado

Diagrama de orbital de caja - IV Sc Zn4s 3d Z = 21 Sc [Ar] 4s2 3d1Z = 22 Ti [Ar] 4s 2 3d 2Z = 23 V [Ar] 4s 2 3d 3Z = 24 Cr [Ar] 4s1 3d 5Z = 25 Mn [Ar] 4s 2 3d 5Z = 26 Fe [Ar] 4s 2 3d 6Z = 27 Co [Ar] 4s 2 3d 7Z = 28 Ni [Ar] 4s 2 3d 8Z = 29 Cu [Ar] 4s 1 3d 10Z = 30 Zn [Ar] 4s 2 3d 10

Configuracin electrnica - IVGa [Ar] 4s 2 3d 10 4p 1Ge [Ar] 4s 2 3d 10 4p 2As [Ar] 4s 2 3d 10 4p 3Se [Ar] 4s 2 3d 10 4p 4Br [Ar] 4s 2 3d 10 4p 5Kr [Ar] 4s 2 3d 10 4p 6 = [Kr]

Configuracin electrnica - VRb [Kr] 5s 1Sr [Kr] 5s 2Y [Kr] 5s 24d 1Zr [Kr] 5s 2 4d 2Nb [Kr] 5s 1 4d 4 Mo [Kr] 5s 1 4d 5 Tc [Kr] 5s 2 4d 6Ru [Kr] 5s 1 4d7 Rh [Kr] 5s 1 4d 8 Pd [Kr] 4d 10 Ag [Kr] 5s 1 4d 10 Cd [Kr] 5s 2 4d 10 Anomalas en el llenado

Configuracin electrnica - VIIn [Kr] 5s 2 4d 10 5p 1Sn [Kr] 5s 2 4d 10 5p 2Sb [Kr] 5s 2 4d 10 5p 3Te [Kr] 5s 2 4d 10 5p 4I [Kr] 5s 2 4d 10 5p 5Xe [Kr] 5s 2 4d 10 5p 6 = [Xe]

Configuracin electrnica - VIICs [Xe] 6s 1Ba [Xe] 6s 2La [Xe] 6s2 5d 1 Ce [Xe] 6s 2 5d 1 4f 1 Pr [Xe] 6s 2 4f 3Nd [Xe] 6s 2 4f 4Pm [Xe] 6s 2 4f 5Sm [Xe] 6s 2 4f 6Eu [Xe] 6s 2 4f 7Gd [Xe] 6s 2 3d 1 4f 7 Tb [Xe] 6s 2 4f 9Dy [Xe] 6s 2 4f 10Ho [Xe] 6s 2 4f 11Er [Xe] 6s 2 4f 12Tm [Xe] 6s 2 4f 13Yb [Xe] 6s 2 4f 14Lu [xe] 6s 2 3d 1 4f 14Anomalas en el llenado

Configuracin electrnica - VIIIHf [Xe] 6s 2 4f 14 5d 2Ta [Xe] 6s 2 4f 14 5d 3W [Xe] 6s 2 4f 14 5d 4Re [Xe] 6s 2 4f 14 5d 5Os [Xe] 6s 2 4f 14 5d 6Ir [Xe] 6s 2 4f 14 5d 7Pt [Xe] 6s 1 4f 14 5d 9 Au [Xe] 6s 1 4f 14 5d 10 Hg [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10Tl [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 1Pb [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 2Bi [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 3Po [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 4At [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 5Rn [xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 = [Rn]Anomalas en el llenado

Configuracin electrnica - IXFr [Rn] 7s 1Ra [Rn] 7s 2Ac [Rn] 7s 2 6d 1 Th [Rn] 7s 2 6d 2 Pa [Rn] 7s 2 5f 2 6d 1 U [Rn] 7s 2 5f 3 6d 1 Np [Rn] 7s 2 5f 4 6d 1 Pu [Rn] 7s 2 5f 6Am [Rn] 7s 2 5f 7Cm [Rn] 7s 2 5f 7 6d 1 Bk [Rn] 7s 2 5f 9Cf [Rn] 7s 2 5f 10Es [Rn] 7s 2 5f 11Fm [Rn] 7s 2 5f 12Md [Rn] 7s 2 5f 13No [Rn] 7s 2 5f 14Lr [Rn] 7s 2 5f 14 6d 1Anomalas en el llenado

HeNeArKrXeRnZnCuCdHgAgAuNiPdPtCoRhIrFeRuOsMnTcReCrMoWVNbTaTiZrHfScYLaAcLa tabla peridica de los elementosOrbitales sRfHaEstructura electrnicaFClBrIAtOSSeTePoNPAsSbBiCSiGeSnPbBAlGaInTlHLiBeNaMgKCaRbSrCsBaFrRaCePrNdSgPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrOrbitales dOrbitales pOrbitales f

PrNdPmSmEuTbDyHoErTmYbLuPuAmBk CfEsFmMdNoLrCeGdThPaUNpCmLlenado anmalo de electronesHLiBeNaMgKCaScRbCsFrSrBaRaTiVMnFeYCoNiZnZrHfTaRfSgWTcReOsIrCdHgBCNOFHeNeArAlSiPSClGaGeAsSeBrKrXeRnITeAtSbPoBiSnInPbTlAcLaCuNdMoRuRhPdAgPtAuAnomalas en el llenado de electronesCrDuBoHaMeLa tabla peridica de los elementos

Tabla peridica de las configuraciones parciales en estado basalFig. 8.9Grupos principales de elementos (bloque s)

Grupos principales de elementos(bloque p)

Elementos de trancisin(bloque d)

Elementos de trancisin(bloque f)Nmero de periodo: mximo de nivel de energa ocupado*Lantnidos**Actnidos

Fig. 8.10Relacin entre el llenado de orbitales y la tabla peridicabloque sbloque f

bloque d

bloque p

Configuracin electrnica de iones Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Na+ 1s 2 2s 2 2p 6

Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Mg+2 1s 2 2s 2 2p6

Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Al+3 1s 2 2s 2 2p 6

O 1s 2 2s 2 2p 4 O- 2 1s 2 2s 2 2p 6

F 1s 2 2s 2 2p 5 F- 1 1s 2 2s 2 2p 6

N 1s 2 2s 2 2p 3 N- 3 1s 2 2s 2 2p 6

Fig. 8.11Definicin de los radios metlico y covalente

Radio covalente del ClRadio covalente del ClRadio metlico del AlRadio covalente del CLongitud de enlaceEnlace C-ClEnlace Cl - Cl

Radios atmicos de los grupos principales y elementos de transicinFig. 8.12Periodo

Fig. 8.13 Periodicidad del radio atmicoRadio atmico (pm)Numero atmico, Z

Ordenamiento de elementos por su tamao Problema: Ordene descendentemente los siguientes elementos en cada grupo, de acuerdo con su tamao (el ms grande al inicio): a) Na, K, Rb b) Sr, In, Rb c) Cl, Ar, K d) Sr, Ca, RbPlan: Encuentre su posicin relativa en la tabla peridica y aplique la tendencia.Solucin:a) Rb > K > Na Estos elementos son todos metales alcalinos los cuales incrementan su tamao conforme bajan en el grupo.

b) Rb > Sr > In Estos elementos estn en el periodo 5 y su tamao decrece conforme se avanza en el periodo.

c) K > Cl > Ar Estos elementos son contiguos a un gas noble y ste es el de menor dimetro.

d) Rb > Sr > Ca Estos elementos estn cerca uno de otro, el Sr bajo el Ca por tanto es ms grande y el Rb est enseguida del Sr y es ms grande.

Periodicidad de la primera energa de ionizacin (EI1)Fig. 8.14Primera energa de ionizacin (kJ/mol)Nmero atmico

Fig. 8.15Energas de primera ionizacin de los elementos de grupos principalesGrupoEnerga de ionizacin (kJ/mol)Periodo

Fig. 8.16Las tres primeras energas de ionizacin del berilio (en MJ/mol)Energa de ionizacin (MJ/mol)

EI3EI2EI1

Energas de ionizacin sucesivas # ElectronesZ Elemento de valencia EI1 EI2 EI3 EI4 EI5 EI6 EI73 Li 1 0.52 7.30 11.81

4 Be 2 0.92 1.76 14.85 21.01

5 B 3 0.80 2.43 3.66 25.02 32.82

6 C 4 1.09 2.35 4.62 6.22 37.83 47.28

7 N 5 1.40 2.86 4.58 7.48 9.44 53.27 64.36

8 O 6 1.31 3.39 5.30 7.47 10.98 13.33 71.33

9 F 7 1.68 3.37 6.05 8.41 11.02 15.16 17.87

Ordenamiento de elementos por su primera energa de ionizacinProblema: Usando slo la tabla peridica, ordene ascendentemente los elementos en cada uno de los siguientes conjuntos de acuerdo con su EI. a) Ar, Ne, Rn b) At, Bi, Po c) Be, Na, Mg d) Cl, K, ArPlan: Encuentre su posicin relativa en la tabla peridica y aplique la tendenciaSolucin:a) Rn, Ar,Ne Estos elementos son todos gases nobles y su EI disminuye.b) Bi, Po, At Estos elementos son todos del periodo 6 y la EI aumenta de izquierda a derecha.c) Na, Mg, Be Estos elementos estn cerca uno de otro, el Be y el Mg estn en el mismo grupo, el Be es ms alto que el Mg y el Na est enseguida del Mg y es ms bajo en EI.d) K, Cl, Ar Estos elementos encierran al gas noble Ar, y el Cl sera ms bajo que el Ar y el K sera ms bajo todava.

Identificacin de elementos por sus energas de ionizacin sucesivasProblema: Dadas las siguientes series de energas de ionizacin (en kJ/mol) para un elemento en el periodo 3, nombre el elemento y escriba su configuracin electrnica: EI1 EI2 EI3 EI4 580 1,815 2,740 11,600Plan: Examine los valores para encontrar el salto ms largo en la energa de ionizacin, el cual ocurre despus de que todos los electrones de valencia han sido removidos. Use la tabla peridicaSolucin:El salto ms grande ocurre despus de EI3, entonces el elemento tiene 3 electrones de valencia; por lo tanto se trata del Aluminio ( Al, Z=13), su configuracin electrnica es:1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

Afinidades electrnicas de loselementos de grupos principalesFig. 8.17

Tendencias en tres propiedades atmicasFig 8.18Tamao atmicoEnerga de ionizacinAfinidad electrnica

Iones y tomos isoelectrnicos H- 1 { He } Li+ Be+2

N- 3 O- 2 F- { Ne } Na+ Mg+2 Al+3

P- 3 S- 2 Cl- { Ar } K+ Ca+2 Sc+3 Ti+4 As- 3 Se- 2 Br- { Kr } Rb+ Sr+2 Y+3 Zr+4

Sb- 3 Te- 2 I- { Xe } Cs+ Ba+2 La+3 Hf+4

Tendencias en el comportamiento metlicoFig. 8.19

Fig. 8.20El cambio en el comportamiento metlico en el grupo 5A (15) y el periodo 3Gupo 5A (15)Periodo 3

Fig. 8.21Comportamiento cido base de un xido metlico (inico) y un xido no metlico (covalente)

La tendencia en el comportamiento cido base para xidos de elementos Fig. 8.22

Fig. 8.23Iones de los grupos principales y la configuracin electrnica de un gas nobleElectrones perdidosElectrones ganadosPeriodoPeriodo

Configuraciones electrnicas de iones de elementos de los grupos principales y su cargaProblema: Escriba las reacciones con las configuraciones electrnicas condensadas para mostrar la formacin de los iones comunes de los siguientes elementos: a) Azufre (Z=16) b) Bario (Z=56) c) Antimonio (Z= 51)Plan: Identificamos la posicin de los elementos en la tabla peridica, y mantenemos dos generalizaciones en mente: Los iones de elementos en los grupos 1A, 2A, 6A, y 7A son tpicamente isoelectrnicos con el gas noble ms cercano. Los metales de los grupos 3A a 5A pueden perder sus electrones ns o sus electrones ns y np.Solucin:a) S [Ne] 3s23p4 + 2 e - S2- [Ne] 3s23p6 (como el Ar)b) Ba ([Xe] 6s2) Ba2+ [Xe] + 2 e -c) Sb [Kr] 4d105s25p3 Sb3+ [Kr] 4d105s2 + 3 e - Sb [Kr] 4d105s25p3 Sb5+ [Kr] 4d10 + 5 e -

Fig. 8.24Nmero atmico, ZEnerga, EEntrecruza-mientos en los niveles de energa del periodo 4

Configuraciones electrnicas de pseudo gases - noblesLos elementos de los grupos 3A, 4A, y 5A pueden formar cationes perdiendo suficientes electrones para dejar una configuracin de pseudo gas noble. Pierden electrones y dejan un orbital d lleno, el cual es bastante estable.Sn [Kr] 5s24d105p2 Sn4+ [Kr] 4d10 + 4 e -Sn [Kr] 5s24d105p2 Sn2+ [Kr] 5s24d10 + 2 e -

Pb [Xe] 4f145d106s26p2 Pb+2 [Xe] 4f145d106s2 + 2 e-Pb [Xe] 4f145d106s26p2 Pb+4 [Xe] 4f145d10 + 4 e-

As [Ar] 3d104s24p3 As3+ [Ar] 3d104s2 + 3 e-As [Ar] 3d104s24p3 As5+ [Ar] 3d10 + 5 e-

Sb [Kr] 4d105s25p3 Sb3+ [Kr] 4d105s2 + 3 e-Sb [Kr] 4d105s25p3 Sb5+ [Kr] 4d10 + 5 e-

Propiedades magnticasParamagntica Un tomo o ion que tiene electrones desapareados, lo cual resulta en un vector de espn, tiende a ser atrado por un campo magntico.

Diamagntica Un tomo o ion con todos sus electrones apareados y sin espn neto no es atrado por un campo magntico.

Aparato para medir el comportamiento magntico de una muestra Fig. 8.25BalanzaMuestra diamagnticaMuestra paramagnticaElectroimn

Electroimn

Ejemplos de iones y elementos que son paramagnticosTi [Ar]4s23d2 Ti+2 [Ar] 3d2 + 2 e -4s 3d4s 3da)c)Cu [Ar] 4s1 3d10 Cu+1 [Ar] 3d10 + 1 e -Zn [Ar] 4s2 3d10 Zn+2 [Ar] 3d10 + 2 e -Cu+ or Zn+2 4s 3d

Fig. 8.26Ilustracin del radio inico

Fig. 8.27GRUPOPERIODORadio atmico contra radio inico

Ordenamiento de iones de acuerdo con su tamaoProblema: Ordene ascendentemente cada conjunto de iones de acuerdo con su tamao. a) K+, Rb+, Na+ b) Na+, O2-, F - c) Fe+2, Fe+3Plan: Encontramos la posicin de cada elemento en la tabla peridica y aplicamos las ideas sobre el tamao: i) El tamao crece conforme se baja en un grupo, ii) El tamao decrece a travs de un periodo, pero aumenta de catin a anin. iii) El tamao disminuye cuando aumenta la carga positiva (o disminuye la negativa) en una serie isoelectrnica. iv) Los cationes del mismo elemento decrecen cuando se incrementa la carga.Solucin: a) Como K+, Rb+, y Na+ son del mismo grupo (1A), aumentan de tamao conforme bajan en el grupo: Na+ < K+ < Rb+ b) Los iones Na+, O2-, y F- son isoelectrnicos. O2- tiene Zef ms bajo que F-, por lo tanto es ms grande. Na+ es un catin, y tiene el ms alto Zef, entonces es ms pequeo: Na+ < F- < O2-c) Fe+2 tiene una carga ms baja que Fe+3, por lo tanto es ms grande: Fe+3 < Fe+2