Unidad1

Qiumica Inorgánica Dr. Luis Ortiz Frade Universidad Nacional Autónoma de México

Unidad I Tabla periódica

Origen de los elementos Big-Bang

Formación del Universo.

Etapa oscura del Universo 200 millones de años después del Big-Bang

Surgen las primera estrellas

Origen de los elementos Se forman nubes por un colapso gravitacional, existen regiones con mayor concentración de masa. H2 Frías (10-30 K) y muy densas 103-104 gcm3

En estas nubes superdensas la energía gravitacional se convierte en calor, sube la temperatura y la presión y comienza el proceso de fusión nuclear haciendo que las primeras estrellas brillen.

Existe un equilibrio entre presión-gravedad.

Origen de los elementos Protoestrella

Secuencia principal

Densidad alta. La gravedad contrae la materia

El trabajo realizado al contraer la masa, provoca un incremento en la Temp. Se llevan acabo reacciones de fusión nuclear

Se denomina SECUENCIA PRINCIPAL a la etapa en la cual la estrella se encuentra realizando reacciones termonucleares.

Origen de los elementos Diagrama Hertzprung-Russell

-Relación

de brillo contra temperatura . -Ayuda a conocer la edad de las estrellas.

Reacciones nucleares Decaimiento β+

Decaimiento β+

Electrón Átomo

Antineutrino

Origen de los elementos Reacción termonuclear cíclo proton-proton Temperatura 10 millones de grados

Origen de los elementos Reacción termonuclear cíclo Carbono-Nitrógeno-Oxígeno 80 millones de grados

Decaimiento β+

Origen de los elementos. Captura de He4 (liberan energía) Cuando se acabe el H. Temp: 80 millones de grados Berilio:

He4 + He4 → Be8

Carbono:

Be8 + He4 → C12 + γ

Oxiíegno:

C12 + He4 → O16 + γ

Neón:

O16 + He4 → Ne20 + γ

Magnesio:

Ne20 + He4 → Mg24 + γ

……….. Hierrro

Cr52 + He4 → He56 + γ

Estrellas

Nucleosíntesis de elementos. Captura lenta de neutrones y desintegración beta

Cloro: S1634 + n → S1635 + γ S1635 → Cl1735 + e- + ν

Kriptón: Br81162 + n → Br81162 + γ Br81162 → Br82162 + e- + ν

Bromo: 160 + n → Se80161 + γ Se80 161 Se80 → Br81161 + e- + ν

Tanatalio 360 361 + n → Hf 180 +γ Hf 180 361 361 + e- + ν Hf 180 → Ta181

Nucleosíntesis de elementos. Captura rápida de neutrones y (requieren energía) En una supernova Fe56 + 40 n → Mo96 + γ Fe56 + 141 n → Au197 + γ Fe56 + 146 n → Hg202 + γ Fe56 + 182 n → U237 + γ

ESTRELLAS DE MASA INTERMEDIA. (Masa de 2 x 1030 Kilogramos)

El Sol se encuentra dentro de esta división a) H→He (se termina prácticamente) b) El centro se contrae y se calienta c) La Temp. es adecuada para He→Elementos Pesados d) El remanente de H se transforma a en una capa exterior e) Las capas exteriores se expanden se forma una Gigante roja . El Sol se convertirá en una estrella gigante roja. alcanzara las órbitas de Mercurio y Venus. Esto ocurrirá dentro de 5 mil millones de años f) La estrella emite las capas más exteriores de su atmósfera dando así origen a nubes brillantes nebulosa planetarias g) Cuando no hay material fusionable la estrella se convierte en una enana Blanca

ESTRELLAS DE MASA INTERMEDIA. (Masa de 2 x 1030 Kilogramos)

Estrella de masa Intermedia

Gigante Roja

Enana Blanca

ESTRELLAS DE MASA MASIVA mayor que la del Sol (> 1,5 Msol)

a)

H→He se transforma a de manera rápida.

b) Su temperatura en el centro es tan grande que ocurre el ciclo C-N-O

c) Se convierte en una Supergigante roja

d) Una vez consumido el helio, la gravedad contare la estrella y la Temperatura sube. Se transforma el He→ C → Ne → O → Si → Fe

e) El hierro al no fusionarse provoca el colapso rápido ya sea en un agujero negro ( 8 masas solares) o bien en una supernova en la que las capas exteriores son emitidas como en una super explosión cósmica y el núcleo remanente se compacta formando una estrella de neutrones.

ESTRELLAS DE MASA MASIVA mayor que la del Sol (> 1,5 Msol)

Estrella de masa M >1.5 Msol

Super Gigante Roja

Estrella de neutrones Supernova

ESTRELLAS DE MASA MASIVA mayor que la del Sol (> 8 Msol)

Estrella de masa M >8 Msol

SuperGigante Roja

Agujero negro

Abundancia de los elementos en el Universo

Abundancia de los elementos en el Universo

Mecánica Cuántica ∧

H Ψ = EΨ

Ecuación de una Onda λ 1.0

Ψ ( x, t )

0.5

0.0

1 -0.5

τ

-1.0

0

2

c = λυ

4

6

8

10

12

14

=υ

Ecuación de una Onda x  Ψ ( x, t ) = Asen 2π  − vt  λ  Ψ ( x, t )

vt =0

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

0

2

4

6

8

10

12

14

x

Ecuación de una Onda  x Ψ ( x, t ) = Asen 2π   λ

Ψ ( x, t )

x  Ψ ( x, t ) = Asen 2π  − 1 λ 

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

0

2

4

6

8

10

12

14

x

Ondas Sonoras

v=

γp

(gas)

d

Y v= d

(Sólido)

Estructura atómica En 1929 Louis Victor De Broglie recibe el premio Nobel de Física por la concepción de la dualidad ondaparticula de los electrones. En esta sugirió que los electrones tienen asociados una onda piloto.

h λ= p

Louis Victor De Broglie

Mecanica cúantica Las leyes de la mecanica clásica no operan para partículas pequeñas. Se formula la mecanica cuantica que describe bien propiedaes de atomos elctrones y moléculas. ∧

H Ψ = EΨ

Estructura atómica

h=

∂ p x → −ih ∂x h

π

∂ p y → −ih ∂y

∂ p z → −ih ∂z

d p x → −ih dx

1 2 Ec = mv 2

p2 Ec = 2m

Mecánica Cuántica 1 2 Ec = mv 2 ∧

H Ψ = EΨ

p2 Ec = 2m ∧

∧

∧

H = Ec + V

 h2 d 2   2m dx 2 + V  Ψ = EΨ  

h 2 2 Ψ(x ) d + [E − V ( x)]Ψ ( x ) = 0 2 2m dx

Mecanica cúantica átomo de Hidrógeno z (x, y, z ) → (r, θ, φ ) e θ r Z

φ

∧

H Ψ = EΨ

x ∧

∧

∧

H = Ec + V y

2 2 2 2   h ∂ Ψ ∂ Ψ ∂ Ψ Ze − Ψ = EΨ  2 + 2 + 2 − 2µ  ∂x ∂y ∂z  4πε o r 2

Mecanica cúantica 2  1 1 ∂ ∂ Ψ ∂ ∂ Ψ ∂ Ψ      2 2 [V (r ) − E ]Ψ = 0 − h2  r 2 − h sen θ + + 2 µ r     2 2 ∂r  ∂r  ∂θ  sen θ ∂φ   senθ ∂θ 

z (x, y, z ) → (r, θ, φ ) e θ r Z

y

φ

x

Mecanica cúantica

Ψn ,l ,m (r , Θ, Φ ) = R(r )n ,l Θ(θ )l ,m Φ (φ ) m Parte radial

Ejemplo

Ψ1, 0,0 = 1s

Parte angular

Mecanica cúantica Número cuántico principal n nivel de energía

1  κZ 2 e 2   E = − 2  n  2a0  ∧

(n = 1,2,3, ...)

H Ψ = EΨ

Mecanica cúantica Número cuántico l momento angular ∧ 2

L Ψ = l (l + 1)h Ψ 2

l = 0,1,2,.....(n − 1)

L = l (l + 1)h Número cuántico principal ml momento angular en z ∧

Lz Ψ = ml h Ψ 2

Lz = ml h

ml = 0,±1±,2,..... ± l

Mecanica cúantica

Mecanica cúantica

Mecanica cúantica ∧ 2

S Ψ = s(s + 1)h Ψ ∧

2

S z Ψ = ms h Ψ 2

s = 0, 1 , 1, 3 ,.... 2 2

m s = − s,− s + 1.... , s − 1, s,

Para un electrón s=1/2

3 1 S= h ms = ± 2 2 1 1 Sz = h Sz = − h 2 2

Mecanica cúantica La función de onda ψ no tiene sentido físico. Sin embargo ψ2 es la probalidad de encontrar al electrón en un volumen situado en un punto (x, y, z ) ó (r, θ, φ ) (prob/vol)

Mecanica cúantica 2 Ψ ∫ dτ = 1 Normalizada

N ∫ Ψ dτ = 1 2

N=

1

∫ Ψ dτ 2

HΨ = EΨ 2 τ Ψ H Ψ d = E Ψ ∫ ∫ dτ

ΨHΨdτ ∫ E= ∫ Ψ dτ 2

Mecanica cúantica La densidad radial fn,l (r)= r2 ψ2 es la probalidad de encontrar al electrón en una capa esférica de radio r y espesor ∆r

∆r r

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 1s parte radial

2.0

R(r) 1,0

1.5

R(r )1,0

Z = 2   a0 

3/ 2

e − Zr / a0

1.0

0.5

0.0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

r/a0

2.5

3.0

3.5

4.0

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 1s parte radial

4

R(r )1,0

2

R(r) 1,0

2

3

2

1

0

0

1

2

3

4

r/ao

5

6

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 1s distribución radial 0.6

f1,0 (r ) = R(r )1,0 r 2

0.5

2

f1,0(r)

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0 0

1

2

3

4

r/a0

5

6

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2s parte radial 0.8

R(r) 2,0

0.6

R(r ) 2 ,0

0.4

1 Z =   2 2  a0 

3/2

 Zr  − Zr / 2 a0 2 − e a0  

0.2

0.0

-0.2 0

1

2

3

4

r/a0

5

6

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2s parte radial 0.04

R(r) 2,0

2

R(r ) 2,0

2

0.00

2

4

r/a0

6

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2s densidad radial 0.20

f 2, 0 (r ) f2,0(r)

0.15

0.10

0.05

0.00

0

1

2

3

4

r/a0

5

6

7

8

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2p parte radial

R(r ) 2 ,1

1 Z =   2 6  a0 

4

6

0.16

3/ 2

 Zr  − Zr /2 a0  e  a0 

R(r)2,1

0.12

0.08

0.04

0.00 0

2

r/ao

8

10

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2p parte radial 0,025

R(r ) 2,1

2

0,015

R(r) 2,1

2

0,020

0,010

0,005

0,000 0

2

4

6

r/a0

8

10

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 2p densidad radial 0.20

f 2,1 (r )

f2,1(r)

0.15

0.10

0.05

0.00 0

2

4

6

r/ao

8

10

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3s parte radial 0.5

0.4

R ( r ) 3, 0

R(r) 3, 0

0.3

2 Z   = 81 3  a0 

3/ 2

  Zr  2   Zr  2  − 18  + 27  e − Zr / 3a0   a0    a0 

0.2

0.1

0.0

-0.1 0

2

4

6

8

r/a0

10

12

14

16

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3s parte radial 0,24

R(r ) 3,0

2

0,20

2

0,004

R(r) 3,0

2

R(r) 3,0

0,16

0,002

0,12

0,000

0,08

6

12

18

r/a0

0,04

0,00 0

2

4

r/a0

6

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3s densidad radial 0.20

f 3, 0 ( r )

f3,0(r)

0.15

0.10

0.05

0.00 0

2

4

6

8

10

r/a0

12

14

16

18

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3p parte radial 0.12

R(r ) 3,1

R(r)3, 1

0.08

2 2 Z =   81 3  a0 

3/ 2

  Zr   Zr  − Zr /3a 0 6 −      e   a0    a0 

0.04

0.00

-0.04

0

2

4

6

8

10

r/ao

12

14

16

18

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3p parte radial

R (r ) 3,1

R(r) 3,1

2

0,010

2

0,005

0,000 0

2

4

6

8

10

r/a0

12

14

16

18

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3p densidad radial 0.20

f (r ) 3,1 f3,1(r)

0.15

0.10

0.05

0.00 0

2

4

6

8

10

r/ao

12

14

16

18

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3d parte radial 0.06

R ( r ) 3, 2

0.05

2 2 Z =   81 15  a0 

R(r)3, 2

0.04

0.03

0.02

0.01

0.00 0

2

4

6

8

10

12

r/ao

14

16

18

20

22

3/ 2

2

 Zr  − Zr /3a0   e  a0 

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3d parte radial

R(r )3, 2

0,0020

2

R(r) 3,1

2

0,0015

0,0010

0,0005

0,0000 0

2

4

6

8

10

12

r/a0

14

16

18

20

22

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l Función 3d densidad radial

f 3, 2 ( r )

0.12

0.10

f3,2(r)

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00 0

2

4

6

8

10

12

r/ao

14

16

18

20

22

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l

Número de nodos R ( r ) n,l = n - l- 1

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l 0.16

3s 3p 3d

0.14 0.12

f (r)n,l

0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l 1s 2s 3s

0.6

0.5

f (r)n,l

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

Graficas en coordenadas Polares Dada la función f(φ)= 2sen φ 0 φ

sen φ

f(φ)

2.0

0

0.0

0.0

1.5

30

0.5

1.0

1.0

60

0.866

1.73

0.5

90

1.0

2.0

0.0

120

0.866

1.73

0.5

150

0.5

1.0

1.0

180

0.0

0.0

1.5

30 60

90

120

2.0

180

150

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m 0 0.4

Función s  1 Θ(θ ) 0,0 Φ(φ ) 0 =    4π 

0.2

0.0

0.2

0.4

180

1/ 2

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

Función 1s

+

 1 Θ(θ ) 0,0 Φ(φ ) 0 =    4π 

1/ 2

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

0.6

φ = 180

z 0

Función pz φ=0

 3 Θ(θ )1,0 Φ(φ ) 0 =    4π 

1/ 2

cosθ

0.4

0.2

+ x

0.0

0.2

Plano xz φ = 0 Plano xz φ = 180

-

0.4

Se genera un plano nodal xy.

0.6

180

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

Función 2pz

+ -

-

 3 Θ(θ )1,0 Φ(φ ) 0 =    4π 

1/ 2

cosθ

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m z

φ = 180

Función px φ=0

0

0.6

 3 Θ(θ )1,1Φ(φ )1 =    4π 

1/ 2

senθ cosφ

0.4

Plano xz φ = 0 Plano xz φ = 180

0.2

0.0

-

+

x

0.2

0.4

Se genera un plano nodal zy.

0.6

180

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m Función 2px

-

+

 3 Θ(θ )1,1Φ(φ )1 =    4π 

1/ 2

senθ cosφ

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m Función py z

φ = 180

φ=0 1/ 2 3   0 Θ(θ )1,1 Φ(φ )1 =   senθ senφ  4π 

0.6

0.4

Plano yz φ = 90 Plano yz φ = 270

0.2

0.0

-

+

y

0.2

0.4

Se genera un plano nodal zx. 0.6

180

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

Función 2py

+ -

1/ 2

 3  Θ(θ )1,1 Φ(φ )1 =   senθ senφ  4π 

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

0.6

z 0

φ = 180

φ=0

Función dxz 1/ 2

 15  Θ(θ ) 2,1 Φ(φ )1 =   senθ . cosθ cos φ  4π 

0.4

0.2

-

+ x

0.0

0.2

+

-

0.4

0.6

180

Plano xz φ = 0 Plano xz φ = 180

Se genera dos planos nodales xy y zy

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m Función 3dxz

+ + 1/ 2

 15  Θ(θ ) 2,1 Φ(φ )1 =   senθ . cosθ cos φ  4π 

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

0.6

z 0

φ = 270

φ = 90  15  Θ(θ ) 2 ,1Φ(φ )1 =    4π 

0.4

0.2

-

+

0.0

0.2

Función dzy

y

+

1/ 2

senθ .cosθ . senφ

Plano xz φ = 90 Plano xz φ = 270

-

0.4

Se generan dos planos nodales xy zx.

0.6

180

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

+

Función 3dyz

+ -

 15  Θ(θ ) 2 ,1Φ(φ )1 =    4π 

1/ 2

senθ .cosθ . senφ

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m y θ = 90 0

0.6

0.4

0.2

-

0.2

 15   Θ(θ ) 2 ,2 Φ(φ ) 2 =   16π 

+

0.0

x

+

Función dxy 1/ 2

sen 2θ .cos 2φ

Plano xy θ = 90

-

0.4

Se generan dos planos nodales yz zx.

0.6

180

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

Función 3dxy

+ -

+

 15  Θ(θ ) 2 ,2 Φ(φ ) 2 =    16π 

1/ 2

sen2θ .cos 2φ

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

Función 3dz2

+ +  5   Θ(θ ) 2 ,0 Φ(φ ) 0 =   16π 

1/ 2

(3 cos2 θ − 1)

Funciones del hidrógeno. Parte angular

Θ(θ ) l ,m Φ (φ ) m

-

+

+

-

1/ 2

 15  Θ(θ ) 2, 2 Φ(φ ) 2 =   sen 2θ . cos 2φ  4π 

Orbitales atómicos

Orbital s

Orbital Orbitales pzyx p

Orbitales f

Átomo de Helio

Se ignora

Método Orbital Átomos polielectrónicos N átomos

Ψ = Ψ (1)Ψ (2).......Ψ ( N )

Regla de Hund o máxima multiplicidad

Cuando hay mas de un orbital con la misma energía, los electrones ocuparan orbitales individuales y con sus espines paralelos ↑↑

-El principio de aufbau (construcción progresiva)

-El principio de aufbau (construcción progresiva)

Periodicidad de los elementos

Periodicidad de los elementos

Efecto pantalla Z* = Z -S La carga nuclear efectiva Z* La carga nuclear Z La constante de apantallamiento S

Los orbitales s son muy penetrantes, ejercen un efecto pantalla grande. Los orbitales d y f son poco penetrantes, ejercen un efecto pantalla menor.

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l 0.16

3s 3p 3d

0.14 0.12

f (r)n,l

0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

Funciones del hidrógeno Parte Radial R (r)n,l 1s 2s 3s

0.6

0.5

f (r)n,l

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

Reglas de Slater Slater (1932) ideó un conjunto de reglas empíricas para calcular Z*. 1.- Escribir la configuración de la siguiente forma [1s][2s2p][3s3p][3d][4s4p][4d][5s5p][5d][5f] 2.- Para un electrón en un grupo [ns, np], los electrones en grupos a la derecha no con tribuyen en nada al efecto de escudo. 3. Para un electrón en un grupo [ns, np], los otros electrones en el mismo grupo contribuyen con 0.35 unidades de carga al efecto pantalla, con excepción de los electrones. 1s, que contribuyen con 0.3

Reglas de Slater 4.- Cada electrón en el grupo n – 1 contribuye con 0.85 al efecto pantalla. 5.- Cada electrón en el grupo n – 2 o inferior contribuye con 1.0 al efecto pantalla 6.-En el caso de un electrón en un grupo nd o nf las reglas 2 3 rigen tal cual, y todos los electrones en los grupos a la izquierda con tribuyen con 1.0 al efecto pantalla.

Reglas de Slater Ejemplos 1.- Considérese el electrón de valencia en el átomo 7N= 1s2 2s22p3. El agrupamiento de los orbitales produce (1s)2(2s,2p) 5 S=(2 X 0.85)+ (4 X 0.35) = 3.10 Z* = Z - S = 7.0 –3.1 = 3.9

2.- Considérese el electrón de valencia (4s) en el átomo de 30 Zn. La configuración electrónica agrupada es (1s)2(2s, 2p)8(3s, 3p)8(3d)10(4s)2. S= (10 X 1.00) + (18 X 0.85). + (1 X 0.35) = 25.65 Z* = 4.35

3.- Considérese un electròn 3d en el Zn. El agrupamiento es igual al del ejemplo 2, pero el efecto de pantalla es S= (18 X 1.00) + (9 X 0.35) = 21.15 Z* = 8.85

Radio Metálico

Se define como la mitad de la distancia experimental entre los núcleos de átomos vecinos de un metal.

Radio Covalente

Se define como la mitad de la distancia experimental entre los núcleos de átomos vecinos del mismo elemento en una molécula.

Radio iónico

d = r+ + rr+ α 1/Z*

r- α 1/Z*

Radio iónico Pauling ideo una solución rNa + rF − rNa + rF −

4.85 = 6.85 = 0.71

rNa + + rF − = 2.31 rNa + = 1.35 rF − = 0.96

Na+

F-

d = r+ + rPor convención

rO 2− = 1.40

Radio iónico d = r+ + r-

r-

r+ Mapa de densidad electrónica obtenido por difracción de rayos X

Radio de van der Waals R VdW

Se define como la mitad de la distancia experimental entre dos moléculas vecinas

Radios atómicos En base a la carga nuclear efectiva Z* según las reglas de Slater

En una Familia H Li Na K Rb

Z* =1.0 Z* = 1.3 Z* =2.2 Z* = 2.2 Z* =2.2

1s1 [He] 2s1 [Ne] 3s1 [Ar] 4s1 [Kr] 5s1 Z* no cambia tanto

n aumenta

Radios atómicos En una Familia 1s 2s 3s

0.6

0.5

f (r)n,l

0.4

0.3

H Li Na K Rb

Z* =1.0 Z* = 1.3 Z* =2.2 Z* = 2.2 Z* =2.2

1s1 [He] 2s1 [Ne] 3s1 [Ar] 4s1 [Kr] 5s1

Si n ↑ es mas probable encontrar al electrón a mayores distancias

0.2

0.1

0.0 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

A mayor n mayor radio atómico

Radios atómicos En una Familia

r (-)

H

Z* =1.0

1s1

Li

Z* = 1.3

[He] 2s1

Na

Z* =2.2

[Ne] 3s1 1.57 Å

K

Z* = 2.2

[Ar] 4s1

2.35 Å

Rb

Z* =2.2

[Kr] 5s1

2.50 Å

1.19 Å

(+)

Radios atómicos En base a la carga nuclear efectiva Z* según las reglas de Slater No cambia n

En un Periodo Li

Z*= 1.3

Be Z*= 1.95 B Z*= 2.60 C Z*= 3.25

[He] 2s1

[He] 2s2

[He] 2s22p1

[He] 2s22p2

Z* aumenta N Z*= 3.90 [He] 2s22p3

O

F Z*= 5.20 Ne Z*= 5.85 [He] 2s22p4 [He] 2s22p5 [He]2s22p6 Z*= 4.55

Z* aumenta

En un Periodo

Radios atómicos 2s 2p

Z* aumenta

0.2

f (r)n,l

Li Z*= 1.3 Be Z*=1.95 B Z*=2.60 C Z*= 3.25 [He] 2s1

[He] 2s2

[He] 2s22p1

[He] 2s22p2

Z* aumenta

0.1

N Z*= 3.90 O Z*= 4.55 F Z*= 5.20 Ne Z*= 5.85 [He] 2s22p3

[He] 2s22p4

[He] 2s22p5

[He] 2s22p6

0.0 0

5

10

15

r/a0

20

25

30

No cambia n

Radios atómicos

En un Periodo Li

Z*= 1.3 Be Z*= 1.95 B Z*= 2.60 C Z*= 3.25 [He] 2s1 [He] 2s2 [He] 2s22p1 [He] 2s22p2

1.34 Å

N Z*= 3.90 [He] 2s22p3

0.75 Å

1.25 Å

O

0.90 Å

0.77 Å

F Z*= 5.20 Ne Z*= 5.85 [He] 2s22p4 [He] 2s22p5 [He]2s22p6 Z*= 4.55

0.73 Å

0.71 Å

0.69 Å

Radio atómico

Radio metálico

Radio covalente

Radio de van der Waals

Potencial de ionización La energía necesaria para quitarle un electrón a un átomo en fase gaseosa

A(g)→ A+(g) +e-(g) I MJ /mol

I1, I2, I3, I4, ......... In

Potencial de ionización Ejemplo:

C(g)→ C+(g) +e-(g) I1 =1.0864 MJ/mol

Potencial de Ionización (MJ/mol)

1er potencial de ionización He

2.5

Ne 2.0

F Ar 1.5

N H

1.0

C

Cl O

P S

Be Mg

Si

B 0.5

Li 0

Na 5

10

Al

Ca Sc K

15

Z (Elemento)

20

25

1er potencial de ionización En una familia

Potencial de Ionización (MJ/mol)

1.35

H

1.30

1.25

1.20 0.55 0.50

Li

0.45 0.40

Na K

0.35

Rb Cs

0.30 0

20

40

Z (Elemento)

60

Potencial de Ionización (MJ/mol)

1er potencial de ionización En una familia 1.7

F

1.6 1.5 1.4 1.3

Cl

1.2

Br

1.1

I

1.0 10

20

30

40

Z (Elemento)

50

60

Potencial de Ionización (MJ/mol)

1er potencial de ionización En periodos Ne

2.0

Ar F

N

1.5

Cl O

C 1.0

P

Be Mg

S

Si

B 0.5

Na

Li 2

3

4

5

6

7

8

9

Al

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Z (Elemento)

Potenciales de ionización C(g)→ C+(g) +e-(g)

I1 =1.086 MJ/mol

C(g) +→ C2+(g) +e-(g)

I2 =2.3526 MJ/mol

C(g) 2+→ C3+(g) +e-(g) I3 =4.6205 MJ/mol C(g) 3+→ C4+(g) +e-(g) I4 =6.2226 MJ/mol

Potenciales de ionización 6+

Potencial de Ionización (MJ/mol)

C

Ι6

+5

50

C

Ι5

40

30

3+

20

+

10

2+

C

C

Ι1

Ι2

1

2

C

Ι3

4+

C

Ι4

0 0

3

4

5

Num.de electrones removidos

6

Afinidad electrónica La energía liberada cuando un electrón se adiciona a un átomo en fase gaseosa

A+(g) + e-(g) → A(g) ∆H AE = -∆H

Afinidad electrónica La energía liberada cuando un electrón se adiciona a un átomo en fase gaseosa

A(g)-→ A(g) +e-(g) I0 I0 = -∆H AE = -∆H I0

= AE

Afinidad electrónica En una familia

Afinidad electronica (KJ/mol)

75

H 70

65

Li

60

55

Na K

50

Rb

Cs

45 0

10

20

30

Z (Elemento)

40

50

60

Afinidad electronica (KJ/mol)

Afinidad electrónica En una familia Cl 350

F

Br

I

300

At 250 0

10

20

30

40

50

60

Z (Elemento)

70

80

90

Afinidad electrónica en un periodo F

Afinidad electronica (KJ/mol)

350 300 250 200

C

150

O

100

Li

50 0

N

B

Be

Ne

-50 2

3

4

5

6

7

Z (Elemento)

8

9

10

11

Afinidad electrónica en un periodo Cl

Afinidad electronica (KJ/mol)

400 350 300 250

S

200

Si

150 100

Na

Al

50

P

0

Ar

Mg

-50 10

20

Z (Elemento)

Afinidad electrónica O(g) +e-(g) → O-(g) AE 1 = 140.98 KJ/mol O-(g) +e-(g) → O2-(g) AE 2 = - 744 KJ/mol

Afinidad electrónica S(g) +e-(g) → S-(g) AE 1 = 200.42 KJ/mol S-(g) +e-(g) → S2-(g) AE 2 = - 456 KJ/mol

Electronegatividad La tendencia de un átomo a ganar electrones en un enlace -Electronegatividad de Pauling χ A − χ A = 0.102 ∆ 1 ∆ = E ( A − B) − [E ( A − A) + E ( B − B )] 2

Electronegatividad -Electronegatividad de Allred-Rochow χ AR = 0.744 +

0.359Z ef r2

-Electronegatividad de Mulliken χM

1 = (I + AE ) 2

Electronegatividad -Electronegatividad Mulliken-Pauling χ P = 1.35 χ M − 1.37

Electronegatividad F

Electronegatividad Pauling

4.0

O

3.5

Cl

N 3.0

C 2.5

S P

H B

2.0

Si Al

Sc

Mg

1.5

Be

1.0

Ca Li

Na

K

0.5 0

5

10

15

Z (Elemento)

20

25

Electronegatividad En una familia Electronegatividad Pauling

2.4

H

2.2 2.0 1.8

Li

1.6 1.4

Na

1.2

K

1.0

Rb

Cs

0.8 0.6 0

10

20

30

Z (Elemento)

40

50

60

Electronegatividad En una familia 4.1

Electronegatividad Pauling

4.0

F

3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3

Cl

3.2 3.1

Br

3.0 2.9 2.8

I

2.7 2.6 10

20

30

40

Z (Elemento)

50

60

Electronegatividad En un periodo F

Electronegatividad Pauling

4.0

O

3.5

N 3.0

C

2.5

B

2.0 1.5

Be Li

1.0 0.5 3

4

5

6

7

Z (Elemento)

8

9

Electronegatividad En un periodo

Electronegatividad Pauling

3.5

Cl

3.0

S 2.5

P Si

2.0

Al Mg

1.5

1.0

Na 11

12

13

14

15

Z (Elemento)

16

17

Periodicidad de los elementos (+)

r (-)

r χ, I, AE (-) (+)

(+) χ, I, AE

(-)

(+)

(-)